Tulecke (1950)首次成功地培养了数种裸子植物的成熟花粉粒，发现在一定的培养基上，一些花粉可以不按正常的发育途径发育成成熟花粉，而是形成愈伤组织，但大多数花粉粒还是长出了花粉管而不形成愈伤组织。遗憾的是他在被子植物的试验中失败了。Yamada等(1963)首次报道由紫露草属植物的花药培养中分离得到了单倍体组织，但真正成功的被子植物花药培养的报道来自于印度学者Guha和Maheshwari (1966)，他们将毛叶曼陀罗的成熟花药培养在适当的培养基上，发现花粉能够转变成活跃的细胞分裂状态，从药室中长出胚状体，并进而从胚状体获得了单倍体植株，使细胞全能性学说在生殖细胞水平上得到了验证。自从这一单倍体诱导技术建立就迅速在茄科植物中获得了成功，并逐步应用于其他植物，至今已在200多种植物中得到应用。

我国学者在单倍体细胞培养研究中有突出贡献，他们无论在培养基和培养技术上都有创新性研究，至少有30个种或杂交种在国际上首次通过花药培养、花粉培养或子房培养获得单倍体或双单倍体。这些种或杂交种见表5-6。

表5-6中国植物学家首次诱导获得单倍体的种或杂交种(Chu, 2002)

尽管已在多种植物中建立了花药培养技术，但仍有很多问题有待解决。对于多数植物来讲，能形成有活力的胚的花药百分率很低。除此之外，还有很多问题存在：通常花药或花粉离体培养时没有生长和发育迹象，或刚开始生长便导致胚败育；在产生单倍体的同时也产生二倍体或四倍体；培养中我们需要小孢子分裂，而二倍体组织不分裂，但这种情况往往难以办到；白化苗难以避免，尤其是在禾本科作物中；在混倍性的材料中很难分离出单倍体，因为单倍体细胞的生长很容易被更强生长力的多倍体细胞所掩盖；单倍体加倍并不总能产生纯合体，纯合体的双单倍体有时表现出后代分离。单倍体的诱导具有很强的基因型依赖性，一些物种的花药培养仍然十分困难，如大豆和棉花。尽管某些物种的花药、花粉培养技术已很成熟，甚至在育种中已成功应用，但我们对小孢子胚胎发生的生理、生化、分子机制还了解很少。

1964年，Guha等首次从曼陀罗花药培养出单倍体植株以来，这项成果已在近300种植物上获得成功。Nakamura等(1974)通过‘MC-1610'בCoker-139’杂种的花药培养得到了三个优良的烟草品系。Wark (1977)应用花药培养的方法育成了烟草的双单倍体，它们不仅产量高、烤烟品质好，而且抗病性强，育种过程所用的时间比常规育种法短得多。单倍体育种的技术路线见图5-8。

图5-8单倍体细胞培养及育种技术路线

我国花培育种技术走在世界前列，育成各种农作物新品种几十个，有的已大面积推广，在生产上发挥着重要作用。水稻花培育种最突出的成就是李梅芳等育成的‘中花8号’、‘中花9号’、‘中花10号’、‘中花11号’，粳稻花培新品种，丰产、品质好。其他花培水稻品种还有‘朝花矮’、‘宁糯1号’、‘宁糯6号’、‘单2097’,‘浙粳66',‘京花101',‘京花103',‘中花12',‘花汕优63',‘花8504’等，累计推广面积1360多万亩，社会和经济效益显著。此外，用花药培养技术在杂交水稻提纯复壮的应用上做了大量的工作，获得了较大的增产效果(胡道芬，1996)。用花药提纯更新不育系、保持系，其产量比对照增产10％。在恢复系选育方面，花药培养得到广泛应用。四川农业大学水稻研究所通过花药培养先后育成了恢复力强、配合力高的‘花广518',‘花广549',‘花广1357’和‘蜀恢162'等广亲和恢复系。由‘蜀恢162’配组的‘n优162',‘D优162’组合通过品种审定，其中‘Ⅱ优162’丰产性很好，在长江中上游有很大的推广面积。水稻花培育种已经形成了产业化，粳稻的花粉植株诱导率可以稳定在6％左右，染色体自然加倍率可达30％～50％，移栽成活率在80％以上，可以为育种选择提供足够的群体，形成了成熟的技术体系。在育种方法上将花药培养育种与南繁加代相结合，大大缩短了育种周期。目前，育种家很注意将花药培养应用于水稻超高产杂交种的选育，即把水稻的广亲和基因导入不育系和恢复系中进行釉、粳亚种间的杂交，应用花培技术加速培育釉粳杂交种，为提高水稻产量开拓新途径。

花培技术在两系杂交水稻育种上也有重要应用。花药培养技术的应用可以快速稳定光、温反应特性，大大简化育种程序，其基本原理在于以原有的光温敏不育系与性状优良的品种（系）杂交，F1代或F2代花药培养，H1代淘汰全生育期都不育的单株，H2代分期播种，选出育性转换特性明显的株系，再生稻既可以直接进入人工气候箱鉴定，也可收种子在下一代进行严格的光温生态鉴定。应用这一方法已选育出具有良好育性转换的光温敏不育系‘HS-1’、‘HS-2’、‘1103S'、‘H1286S'、‘1647S'、‘ZNDBS'、‘培MS-1'等。

1984年，胡道芬等培育出小麦花培新品种‘京花1号’，标志着小麦花培育种有了实质性突破。‘京花1号’品种繁茂性好、产量高、适应性广，抗白粉病和条叶锈。之后，又培育出了‘京花3号’、‘京花5号’等品种。我国利用花药培养培育出的小麦品种约10个，播种面积达116万hm2。小麦的花培育种比水稻难度大，但现在也建立了比较完整的技术体系。冬小麦花粉植株的诱导频率可稳定在3％～4％，染色体加倍率可达80％～90％，移栽成活率80％～90％。

玉米花培育种成功较晚，1975年，谷明光等首次获得玉米花粉植株，广西玉米研究所育成玉米花培杂交种‘桂三1号’并于1992年通过审定，是世界上第一个采用花培育种手段培育成的玉米杂交种。然而玉米的花药培养效率较低，难以获得足够的选择群体而使花药培养技术在玉米育种中的应用受到严重限制。因此，大幅度提高玉米花药培养效率，获得大量的加倍纯系，是目前玉米花药培养及单倍体育种中急需解决的问题。

油菜小孢子培养已经成为油菜育种的重要辅助手段，由于小孢子培养群体大，便于选择，可以有效地缩短育种周期。华中农业大学利用小孢子培养与常规育种相结合，培育出‘华双3号’双低（低硫苷、低芥酸）油菜品种，累计推广面积达3000万亩。‘华双3号’的选育是在复合杂交回交的基础上将其高世代材料进行小抱子培养，获得DH系，然后进行选择培育而成（图5-9)。‘华双3号’是小孢子培养技术辅助育种获得成功的典型事例，‘华双3号’较好地解决了双低油菜品种的优质与产量和抗性之间的矛盾，同时解决了复合杂交育种因分离广泛而存在的育种周期长的问题，加速了分离世代的纯合，缩短了育种周期。

图5-9‘华双3号’的培育过程

总之，花药、花粉培养已经被育种家认为是缩短育种周期、提高选择效率、获得遗传材料和有用突变体的一个重要途径，只要某一作物的培养技术已建立，就与应用相距不远。尽管花培育种取得了突出的成绩，但还存在相当多的问题，如诱导率偏低、诱导率不稳定、不能获得足够大的群体、嵌合体较多、禾本科作物的白化苗现象等。相信随着组织培养技术的改进，会有更多的新品种通过花培技术产生。