利用各种有效方法产生单倍体后，进行染色体人工或自然加倍，使植株恢复正常育性，迅速获得稳定的新品种的育种方法。单倍体是只具有配子体染色体组分的个体、组织或细胞。由这种细胞分化、生长出来的植株叫单倍体植物，此种植物不能生殖，必须使其染色体组分加倍，才能继续繁殖，获得稳定一致的后代。
通过单倍体形成纯系的作物育种方法。一般是利用花药、花粉作外殖体进行组织培养，从小孢子经愈伤组织或胚状体产生植株，或以孤雌生殖、人工引变等方式产生具有配子体染色全数的植株（单倍体植株），经染色体加倍后产生纯合二倍体，再经过田间育种试验，获得优良新品种。单倍体育种可以缩短育种年限，提高选育效果。
自从60年代用曼陀罗的花粉培养成植株后，单倍体育种首先在烟草上取得成功。70年代以来，通过花药培养先后诱导出单倍体的蔬菜有结球甘蓝、芥蓝、石刁柏、番茄、茄子、辣椒、甜椒、马铃薯、大白菜等。中国首次育成水稻、烟草、小麦、茄子、甜椒等作物的新品种或品系。
自然界经孤雌生殖、孤雄生殖和无配子生殖产生单倍体植株的频率很低，一般仅千分之几，有的在十万分之一以下。人工诱发可使单倍体发生的频率提高。组织培养，包括花药培养、花粉培养、子房培养和花粉母细胞培养等，诱导单倍体植株已在百种植物上获得成功，展示了单倍体育种的前景。其中花药培养应用最为广泛。主要是以小孢子处于单核期的花药为材料接种到诱导培养基上，使小孢子细胞分化后分裂形成愈伤组织或胚状体，再转入分化培养基诱导成苗，然后转至生根培养基诱导生根，形成完整植株，再移栽到田间。移栽前后可进行加倍处理，以获得纯合二倍体植株后代。
单倍体有整倍单倍体和非整倍单倍体。鉴别单倍体植株的重要依据是根尖细胞染色体数与配子体染色体数相同。其主要植物学特征是：植株细弱，叶、花、气孔较二倍体植株小，柱头长，花粉粒小而空瘪，不结实。
单倍体植株染色体加倍的方式有四种：①核内加倍，即在核分裂期间染色体增加，末期染色单体数目加倍，然后在有丝分裂中配对。②核内有丝分裂，即有丝分裂缺少纺锤体，核膜在整个过程中不消失。③秋水仙素效应的有效分裂。④相邻细胞或双核细胞中核融合。自然加倍一般不易产生畸变，人工诱变畸变率较高。
