单倍体生物是指细胞中仅含一组染色体的个体。单倍体植物比单倍体动物多见。1921年，Bergner首次在高等植物曼陀罗中发现了单倍体。单倍体植物与正常二倍体植物相比，它们叶小、株矮，生活力弱，且高度不育。然而由于它们种质纯，不受显性等位基因的掩盖与遮蔽效应影响，人们易于从中挑选出具有可用性状的隐性突变体。而且由单倍体诱导产生的二倍体所有基因是纯合的，即是所谓的纯系，其后代不会产生分离，因而遗传性是稳定的。因此，这种植株的经济意义十分显著。1924年，Blakeslee等提出了在育种中培植利用单倍体，然后加倍获得正常二倍体植株的设想。这是一条十分诱人的技术路线，其核心问题是单倍体植株的成功诱导与栽培。由于技术上的限制，直至1964年才由Guha等率先人工诱导毛叶曼陀罗单倍体株成功。此后，世界范围内通过人工花粉和花药培养已经获得几百种植物的单倍体植株，其中我国科学工作者已培育40种以上，如小麦、玉米、辣椒、油菜、甘蔗和苹果等的单倍体株系。
在自然界中偶尔也能见到天然诱发的单倍体植株。它们通常经以下途径发育而成。
（1）孤雌繁殖途径。植物卵细胞不经受精而发育成单倍体胚，继而长成单倍体植株。
（2）孤雄繁殖途径。精子进入胚囊后不与卵细胞受精而独自发育成单倍体胚，再发育成植株。卵细胞退化消失。
（3）无融合生殖精卵结合后，不仅受精卵发育，由于某种原因，助细胞或反足细胞也与受精卵形成的二倍体胚同步发育成单倍体胚，形成双胚或多胚种子。
不过，自发产生单倍体植株的概率很低，小于1‰。我们现在已经可以通过实验室诱导，大量培育出符合需要的单倍体植株。
（一）花药培养
花药由花药壁和花粉囊构成。经过适当的诱导，花粉囊中的花粉（单倍体）可能去分化而发育成单倍体胚或愈伤组织，最终形成花粉植株。
（1）选取成熟度适中的花蕾或幼穗。所谓成熟度适中是指花蕾或幼穗中的花粉正处于形成营养细胞和生殖细胞的阶段（对多数植物而言）。过早或过迟的花粉效果多不理想。不过，由于物种特异性千差万别，准确的取材时期都需经实验而定。
（2）花药预处理。花药经无菌操作从上述材料中取出后，经下述方法之一进行预处理：①用甘露醇或其他糖、无机盐配成的高渗溶液[约25%（m/V）]处理6～8 min，或者低速（2000 r/min）离心30 min，将有利于单倍体愈伤组织的形成；②低温（4℃～10℃）或高温（35℃）处理2～20天，可明显提高某些植物单倍体胚的比例；③零磁空间处理，利用航天器将培养中的花药送入太空一段时间（几天）后再回收，有助于获得高质量的愈伤组织及再生苗。
（3）选择适当的培养基与培养条件。花药培养基大体有两种类型。对多数植物而言，在愈伤组织培养基中一般已添加适量的生长素类激素，如2，4-氯苯氧乙酸（2，4-D）、萘乙酸或吲哚丁酸等。花药可以在这种培养基中去分化而长成愈伤组织，但通常不会长成单倍体植株；但有些植物，如烟草、曼陀罗等则只需在简单的蔗糖和无机盐培养基上即可完成从花粉去分化、单倍体胚的形成乃至单倍体植株的长出这一完整的过程。无论哪种情况，在培养基中加入适量的脯氨酸或羟脯氨酸，对促进单倍体愈伤组织的形成都有明显的作用。(www.xing528.com)
此外，培养条件是一个值得注意的问题。由于花药中含有至今成分不明的水溶性“花药因子”，只有当培养基中的“花药因子”积蓄到一定程度，添加外源激素才会奏效。因此，适当密植花药是必要的。据报道，在花药培养过程中如果能以0.5 mol/L甘露醇处理2天（造成水分亏缺），或者在含氧2.5%～5%、含氮95%～97.5%的罐中密闭30～60 min，都将有利于单倍体愈伤组织和植物胚胎的生成。
无论是长出愈伤组织还是单倍体胚，都应像组织培养那样，适时转移至添加细胞分裂素类激素的分化培养基中，以利于植株生成。不过花药培养中双倍体植株所占比例过高的问题仍未得到根本解决。
（二）花粉培养
由于花药培养时一些二倍性的花药壁细胞也形成愈伤组织，从而增加了培育单倍体植株的难度。1977年，Sunderland等提出了自然散开法收集花粉的方法。他们将花蕾或幼穗在7℃冷处理2周后，让其在适当的液体培养基表面培养，待花药自然开裂散落出花粉后，离心收集花粉，置于培养基中生长。这些花粉培养一旦成功，则可较明确地判断为单倍体植株。虽然用花药与花粉培养单倍体植株目前都已取得长足的进展，但白化苗出现过多仍是亟待解决的问题。
（三）未授粉子房或胚珠的培养
1976年，Noeum首先从大麦的未授粉子房培养获得单倍体植株。由于诱导出的植株大多是单倍体绿苗，因此这可能是一个充满希望的发展方向。
（四）杂交法获单倍体植株
1970年，Kasha将球茎大麦与普通大麦杂交，培育出了普通大麦的单倍体胚和植株。由该方法得出的单倍体胚长成的植株都是绿苗，这是该方法的突出优点。
（五）单倍体培养物的加倍
我们之所以要得到单倍体培养物（愈伤组织、幼胚及植株），其目的是为了对它们进行染色体加倍，从而获得“纯系”的二倍体植物。在诱发单倍体植株的各阶段（形成愈伤组织、幼胚及小苗），都可用0.2%～0.4%秋水仙素处理24～48 h，然后按常规途径培养，即可能得到染色体加倍的能正常开花结果的二倍体植株。
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