孤雌生殖的拓展

孤雌生殖的概念是植物卵细胞不经过受精而直接发育成植株的生殖方式。不同于无性生殖，是由生殖细胞而非体细胞完成的繁殖现象；产生的个体多数为单倍体，或者是重组之后的二倍体，而非无性生殖产生的

和母体遗传物质完全相同的个体，所以通常把孤雌生殖归类于有性生殖。

自17世纪发现孤雌生殖以来，到目前为止已经在禾本科、茄科、蝶形花科、柳叶花科、兰科、百合科和十字花科等十多科植物中发现了孤雌生殖现象。

1 孤雌生殖的分类

从生产后代的倍性来看，孤雌生殖可以分为单倍体孤雌生殖和二倍体孤雌生殖。如果单倍体卵细胞通过有丝直接发育为幼胚或植株，得到的就是单倍体。如果单倍体的卵细胞在最初时，其染色体自然加倍，则其发育成幼胚或植株就是二倍体。

孤雌生殖的具体分类方式：（一）均等型孤雌生殖：即卵原细胞正常进行减数产生3个极体和1个卵细胞，其中卵细胞发育为后代个体的现象。（后代为单倍体）；

（二）卵核与极体融合型孤雌生殖：即卵原细胞正常进行减数，产生3个极体和1个卵细胞，其中卵细胞与任意极体随机结合，形成“极体-卵细胞-受精卵”，并由此细胞发育成后代个体的现象（后代为2倍体）；

（三）核融合型孤雌生殖：卵原细胞在进行减数第一次时正常，但不进行减数第二次，最终形成了1个极体和一个“双套卵”，自然可以发育为后代个体（后代为2倍体）。在一些偶发实例中，有的卵细胞形成后，因某种原因自然加倍，可以发育为后代个体（后代也是2倍体），也算作这种情况；

（四）极体融合型孤雌生殖：及卵原细胞正常进行减数产生3个极体和1个卵细胞，但任意两个极体间发生了融合，形成了“极体-极体”融合细胞，由于此细胞也携带有母体的全套遗传物质，也可以发

育为后代个体（为2倍体）。

（五）不定胚植物的胚囊细胞、珠心细胞等体细胞在外界l因素的刺激下，形成不定胚，发育成与母体基因型完全一致的种子和植株。

1~2、孤雌生殖的发生机制：由于多种因素都能诱发孤雌生殖，导致孤雌生殖的发生机制也有多种可能性。就目前的研究结果，有以下几种看法：

成熟的卵细胞过早一般母性单倍体的发生都同未受精的卵细胞有关单倍体的雌配子体如在花粉管穿入胚囊前发生，那么雌配子体细胞就容易产生孤雌生殖。常胁恒一郎在水稻实验中发现得到29.5%的胚囊中到授粉前具有多细胞胚。授粉的平行试验结果产生29.4%的单倍体植株。这说明发生单倍体的频率同卵细胞的过早的频率完全符合。

花粉刺激卵细胞：在卵细胞的细胞质或细胞核中存在一种抑制物质，在受精前它能阻止卵细胞的。当受精时从花粉管释放出的物质渗入到卵细胞内发生作用，从而使这种抑制物钝化。这一假说可以解释远缘授粉诱发的孤雌生殖。

异源细胞质—核互作：以小麦试验为例，1BL/1RS染色体的1RS上存在一个诱导孤雌生殖的显性基因PTG。该基因在粘果山羊草的细胞质背景下可产生单倍体，而当1BS存在时没有单倍体是由1BS上有抑制诱导孤雌生殖基因PTG的基因，即SPG基因。偏、粘型等不育系产生单倍体是异源细胞质与1BS/1RS染色体互作的结果.而且单倍体频率的高低与1BS/1RS的易位片段大小相关\"关于不育系单倍体的细胞来源,研究发现，n型单倍体来自助细胞的无融合生殖n-n型双胚来自助细胞和卵细胞的孤雌生殖.2n-n型双胚来自受精卵和助细胞.

关于孤雌生殖中胚乳的形成:一种看法是卵细胞可在不受精情况下单独发育成胚!而极核必须受精才能发育成胚乳!即假受精。所以很多植物诱发孤雌生殖时必须要授粉。另一种看法认为，极核不受精也能发育成胚乳。因此，很多单独的理化因子如化学药剂、温度等也能诱导孤雌生殖。

2 孤雌生殖的诱导方法

孤雌生殖虽然可以自然发生，但是频率太低，实用价值不高。为了提高孤雌生殖的频率，满足作物育种工作的需要，常采用人工诱导的方式获得孤雌生殖后代。目前人工诱导孤雌生殖的方法有：

药剂诱导法：此种方法较为简便且应用较广，即在作物植株去雄后用化学药剂处理柱头或子房，刺激卵细胞，使其并诱发孤雌生殖。药剂诱导法目前有两种方式：一种是直接喷施，另一种是直接注射。

远缘杂交诱导法：由于亲缘关系很远的花粉既不易使卵细胞受精，又能刺激卵细胞单性发育，产生单倍体或二倍体的胚。

延迟授粉诱导法：若对成熟卵细胞进行延迟授粉，则成熟卵细胞已失去受精能力，而成熟卵细胞受花粉管刺激后容易引起，所以容易进行孤雌生殖。：不仅易形成胚乳，而且易形成同时具有胚和胚乳的胚囊。

辐射花粉诱导法：在开花前至受精的过程中，用射线照射花粉，影响受精过程的正常进行，或者将父本的花粉经过射线处理后，再给去雄的母本授粉，以减弱花粉的活力来影响其参与受精作用的能力，使它能刺激卵细胞发育，达到诱发孤雌生殖的目的。能诱导孤雌生殖的有X射线、紫外线、伽马射线、P32和Co60等。、

离体诱导法：通过组织培养在离体条件下培养未授粉的作物种子子房、胚珠或幼穗，获得单倍体或纯合二倍体植株

影响离体培养效果主要有3个基本因素：一是不同遗传基础、不同基因型诱导分化能力不同，这是内因。二是消毒方法。这是离体诱导法实施起来最重要的程序，所以要充分做好预实验确定出适合材料的消毒法。三是培养条件。

包括接种时间、接种方式、培养基成分、外源激素配比等，都将影响培养效果。

基因转入诱导法：植物的孤雌生殖可由基因决定，当某一植物获得这一基因，该物种的卵细胞或珠心、

珠被就会自发地进行孤雌生殖，并能稳定地遗传下去。

温度诱导法：温度的突然升高和突然降低均能诱导孤雌生殖。此方法诱导效率不高，鲜有人使用。

PS：（影响离体孤雌生殖诱导率因素的研究

培养前的因素：子房、胚珠培养的效率在很大程度上依赖于培养前的因素，包括供体植物的基因型和生理状态、胚囊发育的时期、外植体的种类等，其中，基因型是最具决定性的。在相同的培养条件下，同一种的不同品种经常会有不同的反应。选择处于合适的胚囊发育阶段的子房或胚珠进行接种也是很重要的。在大多数情况下，接近成熟时期的胚囊比未成熟和完全成熟期的结果都好。很多情况下幼嫩的花、子房与胎座相连或分离的胚珠可被用作外植体。一般来说，花或与胎座相连的胚珠比单独的胚珠容易培养，供体植物的生理状态对孤雌生殖的诱导也很重要。

培养过程中的因素 外源激素在子房 胚珠培养中起关键作用 并不仅仅是由于它对孤雌生殖的直接效应 还由于过量使用激素会导致体细胞组织活跃的愈伤化 这样就难以将孤雌诱导的愈伤组织和细胞组织诱导的愈伤组织区分开来，并会对孤雌生殖单位的生长产生有害的效应不含激素的培养基可以产生高的孤雌生殖诱导频率，并不产生体细胞的诱导物，蔗糖浓度对调节孤雌生殖和体细胞的增殖之间的平衡也很重要。不同的蔗糖浓度引起不同的反应。

子房和胚珠是在光下培养的 胚胎学的观察表明12小时的光周期（800lx）将引起孤雌生殖原胚严重的退化 在一个月以内将会导致最后的败育 需要强调的是 离体孤雌生殖是一个多阶段的过程 每一个阶段的特殊需求都需要仔细研究。）

3 孤雌生殖植株的鉴别

孤雌生殖的频率低，所以在数量巨大的后代群体中准确鉴别孤雌生殖植株十分重要。目前主要有以下几种方法：

I形态学方法：二倍体孤雌生殖后代表现性状和母本一致。单倍体孤雌生殖后代形似母株，但植株较小，叶片和花器官也较小，雄蕊育性低，气孔较小，保卫细胞叶绿体较小。

II 利用标记性状：母本持有的标记性状，如子叶叶形、幼叶刺毛、幼叶色泽等可作为孤雌生殖的早期性状。

III细胞遗传学方法：单倍体孤雌生殖的染色体数目是母本的一半，可镜检判断其倍性。

IV胚胎学方法：观察子房中胚胎的发生和发育是鉴别孤雌生殖最直接的方法。以前多用石蜡切片法。现在一般用冬青油整体透明子房在干涉显微镜或在相差显微镜下观察。

V同工酶分析法：对诱导的孤雌生殖后代!进行脂酶同工酶分析，是新近发展起来的一种鉴定孤雌生殖的方法。如以普通小麦杂交种为被诱导材料。将被诱导植株所结的种子和原来的母本杂交种种子分别发芽3至4d后取其胚乳做凝胶电泳。如果电泳结果两条谱带一致，则说明诱导成功。此法配合细胞学鉴定和田间外部形态鉴定能获得更为准确的结果。

VI、分子标记法：目前，最可靠有效的孤雌生殖植株鉴定方法就是分子标记法。首先用一些引物在父本与母本的DNA里扩增，进行电泳，找出在同一基因位点父本和母本基因序列不一致的引物，用这些引物在所得孤雌生殖Pa1代的DNA中扩增，进行电泳，如果只有一条带则说明在此位点上是纯合的，则是孤雌生殖后代。

4 孤雌生殖在作物育种上的应用

I 单倍体育种：单倍体是遗传育种的极好材料，但用常规的方法很难获得，而用诱导孤雌生殖的方法却容易获得。利用这种方法已获得190多个物种的单倍体植株。另外，产生的单倍体、纯合二倍体各株系之间的表现性状是不同的，这就给选种提供了广泛的变异材料，而且隐性性状也不会为显性基因掩盖。用化学药物诱导玉米孤雌生殖获得了二倍体纯系。油菜孤雌生殖品系3529是通过孤雌生殖产生单倍体，经染色体加倍获得的纯合二倍体品系。从纯合二倍体植株中选择理想单株，即可得到优良而稳定的育种材料，可将常规

有性杂交育种的时间由7～8代缩短至3～4代。在白菜等异花授粉农作物杂交优势利用中，用这种方法获得“自交系”，可缩短自交系培育的周期， 加快育种进程。在美国已有几个用“stock6”作授粉者经孤雌生殖获得的自交系在生产上广泛应用。单倍体育种在应用前景十分诱人，如果能与种质的扩增和改良结合起来，对有利基因进行有效的重组、积累，再利用单倍体技术获得纯系，将更大地发挥单倍体育种的优势。

II克服远缘杂交不亲和性。远缘杂交由于生殖隔离，常出现杂交不孕或后代结实率低、疯狂分离、不易稳定等问题。Hougas等发现马铃薯栽培种孤雌生殖产生的单倍体能正常结实，并能和野生种杂交产生杂种。因此，他用马铃薯栽培品种单倍体与抗病品种杂交，从杂交种中选择符合要求的优良个体使其二倍化，获得了具有抗病性的稳定类型。

III 提高诱变育种效率。孤雌生殖单倍体只含有1套染色体，对它突变育种产生的突变体在当代就能表现出来， 易于识别。理想突变体一经选出，经染色体加倍就可以使有利基因纯合化。

IV 固定杂种优势。杂种优势是生物界的普遍现象，已给人类带来了巨大的利益。但是杂种优势会随自交而衰退，生产上需年年杂交制种。而利用二倍体孤雌生殖植株的遗传组成与母体完全一致的特点固定杂种优势。在水稻中发现了花粉高度不育，却能大量结实的材料。其单性结实性可以世代相传，而且能通过杂交转移到其它材料上，利用它可以很方便的固定杂种优势。对于异花传粉的作物，如十字花科作物，杂种优势十分显著，杂交种已经在生产上广泛应用。杂交种的制种手段主要用白交不亲和系和雄性不育系。由于杂种一代需要年年制种，所以，制种成本较高。对于存在优势，但没有解决制种手段的组合，杂种优势利用还十分困难。利用孤雌生殖进行育种，就可以解决以上问题。

SPECIAL：①在水稻育种中应用的实例分析：采用激素可以成功地诱导水稻子房单性膨大结吏，得到孤雌生殖种子．所以利用激素诱导水稻孤雌生殖是一种简便易行的方法．尤其对于解决水稻远缘杂交的亲和性以及后代的加速稳定、纯合选优，有其重要意义。由于孤雌处理是在水稻抽穗以后进行, 因此在取料上可以选择综性状好的基因重组类型, 或单株进行处理, 这样可以提高育种成效。但在诱导过程中常常大量胚胎发育不足，无胚乳。因此，结合

膨大幼胚进行离体组织培养, 将可以明显提高诱导效果。

②在玉米育种中应用的实例分析：玉米杂交种产量的提高主要是通过自交系的提高而实现，玉米孤雌生殖诱导系的应用可以更加快速有效地累积有利基因，提高产量。选育纯玉米自交系最常用而有效的方法是人工自交，一般需要6～8代才能获得稳定的玉米自交系。利用药物诱导孤雌生殖，短时间内能获得纯品系。因此在玉米育种中有较好的应用前景不同混合化学药剂之间的诱导率存在显著差异，且各个药剂之间存在交互作用，其中化学药剂DMSO与Col、MH与PEG之间存在正交互作用，DMSO与MH之间存在负交互作用。不是所有对玉米孤雌生殖诱导率有提高作用的化学药剂都可以混合使用，有正交互作用的药剂混合使用才有可能提高诱导率。明确化学药剂之间的交互作用可对诱导玉米孤雌生殖各个药剂的选择提供理论依据，但是药剂之间的诱导效互作用产生的根本原因还有待进一步研究。而且诱导效果大小顺序为群体>杂交组合>育种中间材料>自交系。

1929年，玉米单倍体被发现，然后又相继在品种间或自交系间杂交的后代中观察到孤雌生殖单倍体，并注意到杂交组合间单倍体的发生频率存在明显差异。无论是杂交组合中的授粉者还是母本都对单倍体的发生频率产生影响，品种间杂交不但能够诱导孤雌生殖单倍体，而且通过选择授粉者可以提高单倍体的诱导率。此时，利用子粒和植株遗传标记系统来鉴别单倍体己经相当普遍，但是效率更高的是由ACR-nj基因控制的子粒胚和胚乳双标记系统。在wnt23自交系中发现了能够诱导孤雌生殖单倍体的不定配子体（ig）基因，将它导入不同的不育细胞质中，可使之成为核质替换工具材料。上述研究成果为以后的工作奠定了基础，但是此前进行的单倍体诱导试验中，诱导率没有获得实质性提高。以玉米孤雌生殖诱导系做父本与正常的玉米品系杂交，当代籽粒中就会产生一定比例的单倍体籽粒。

I、玉米‘stock6’诱导系的改良

研究证明，‘stock6’（C-I）单倍体诱导率通过选择可以大幅度提高。将控制子粒糊粉层和胚芽色素形成的ACr-nj基因和控制不定根、叶鞘和茎秆色素形成的ABP-1基因导入‘stock6’，使之成为具有子粒和植株显性双遗传标记的孤雌生殖诱导系，具备了在育种中应用的必要条件。‘stock6’在导入标记基因后会出现花粉量少、结实性差、花粉对高温敏感、高温时散粉困难以及穗粒腐病严重等不利性状，同时诱导率也明显下降，育种家对此进行了不同的遗传改良。在利用诱导系诱导单倍体的过程中，选育高频诱导系是利用诱导系诱导产生单倍体的条件，是孤雌生殖诱导技术的核心。

II、玉米孤雌生殖诱导系诱导单倍体机制的研究

以玉米孤雌生殖诱导系做父本与正常的玉米品系杂交，当代籽粒中就会产生一定比例的单倍体籽粒。

⑴受精前两精核发育不同步:对诱导系‘stock6’衍生系‘ZMS’的成熟花粉细胞观察发现，‘ZMS’有6.32％ 的花粉精核形态异常。此类花粉两个精核中，一个形态正常，另一个或偏大，或偏小，不能参与受精，对母本授粉后，打破了正常的双受精，产生单倍体。但研究发现，诱导系的花粉中所有精细胞没有任何不同。

⑵异核受精的影响:单倍体产生与异常的双受精现象有关，研究表明‘MH1’诱导系授粉时，异核受精的频率是无诱导能力自交系‘X28C’的3倍多。‘stock6’诱导单倍体过程中有高频率的异核受精发生。

⑶发育中的染色体消除:染色体消除是指在杂种胚或生物体的发育过程中，排除（丢失）父母本染色体的现象。在栽培大麦和球茎大麦的杂交中发现，幼胚发育早期球茎大麦染色体逐渐被排除，最后得到只具有一套栽培大麦基因组的单倍体植株。染色体消除可能是诱导系活体诱导单倍体的原因，但是缺乏更直接、更具体的证据。玉米中‘stock6’活体诱导产生单倍体的机制很多，多数人认为是单受精产生单倍体。但在动物中，在纤毛虫、线虫、昆虫、袋鼠类的胚胎细胞重组中，染色体和染色质的消除是分化和发育的重要途径。同样，在植物中，植物消除型远缘杂交中，细胞有丝的不同步导致单亲染色体消失，会产生单倍体。种种现象表明个体发育过程中的染色体消除很有可能就是活体诱导单倍体的真正机制，但此类研究还处于初级阶段。

III、玉米孤雌生殖诱导技术在育种中的应用

⑴运用单倍体选育自交系:利用单倍体可以直接进行选系，通过高频诱导系诱导杂交产生大量单倍体在玉米上是成功的。在玉米育种中，人工筛选已有很长的历史，但对于数量性状的育种筛选很困难，因为这些性状受多基因、环境以及基因与环境间互作的影响，对DH群体分子标记辅助筛选可解决这一问题。以目标基因片断作为探针，利用已较为成熟的DNA原位杂交技术，辅助筛选理想性状，可从DH群体中迅速找到目的纯合植株，大大提高育种工作效率。而且分子标记辅助筛选比表型筛选更有效、更简便。

⑵用ig基因快速转育不育系:不定配子体突变基因犻犵可以诱导孤雄生殖产生单倍体，但ig基因纯合体雄性不育，不能自交留种，群体难以扩大，了其在育种中的应用。利用核质互作雄性不育（CMS）原理育成的三级三体ig系统研究成功，此问题才得以解决。三级三体犻犵系统已经转入不同类型的雄性不育细胞质，并获得了带ig基因纯合体的雄性不育系。以该不育系作母本，与将要转育成不育系的自交系作父本杂交，在杂交一代中由于ig基因的存在可产生雄核发育单倍体植株，即具有雄性不育细胞质的父本自交系单倍体植株，这种植株的雌穗部分雌配子可育，用父本自交系的花粉给这种植株授粉，两个世代即可得到该自交系对应的雄性不育系。

⑶单倍体应用于轮回选择:育种家已经把玉米单倍体技术充分应用于群体的轮回选择上，对于两个合成群体，每个轮回从合成群体中分离出单倍体，然后用二倍体的花粉授粉并进行选择，提高了二倍体的产量或影响了二倍体的其他性状，可能原因是单倍体世代的加入有利于增强植株活力、基因的积累或一些基因的丢失。DH系用于群体改良和选系都可以提高效率。目前，DH系育种已经在北美和欧洲作为商业育种的一套基本方法。

⑷数量性状基因定位:许多重要农艺性状都是数量性状，受到多基因控制，同时也受环境等因素影响。传统的数量遗传分析方法不能检出其单个遗传位点、染色体上的位置及与其他基因的连锁关系，高密度饱和分子标记连锁图的建立使其成为可能。DH群体在基因组作图和QTL定位中有独特的优点，由于其遗传上的纯合性，可以有效地利用QTL等显性标记进行遗传分析。DH群体因其所含信息量小且无遗传变异，是数量性状位点分析的良好群体。作为永久群体，该群体可在不同的环境中生长，便于重复试验，既能提高QTL定位的准确性，也能揭示QTL与环境的相互作用。利用DH群体，还可能进一步依据图示基因型快速建立对于不同的质量性状基因或犙犜犔位点的近等基因系，以便对这些位点的作用机制进行深入研究。

⑸构建遗传连锁图:DH系还可以作为绘制染色体分子图谱和验证纯系理论的有利工具，制作遗传连锁图的基本材料常用的有回交群体、加倍单倍群体、重组自交系群体等。犉２ 群体所含基因型种类齐全、信息量大、作图效率高，但F2只是暂时性的群体，难以进行连续性的工作；DH群体相对信息量较小，但其每个个体都是一个遗传上纯合的株系，这类群体有利于连续性资料积累，因此无论是DNA连锁图的制作，还是微卫星DNA作图，用得最多的材料是DH群体。而且由玉米孤雌生殖诱导途径产生的DH群体中，等位基因的分离均符合１∶１ 的遗传分离比率，因此DH群体可用于进行各种遗传研究。与二倍体遗传群体不同，DH

群体中不存在显性效应，因而可以研究控制数量性状基因的加性、上位性和连锁效应。

③在小麦育种中应用的实例分析：由于亲缘关系很远的花粉一般很难使卵细胞受精。但却能刺激卵细胞单性发育，而产生单倍体或纯合二倍体的胚成熟的卵细胞容易引起。去雄后延迟授粉可以大大提高孤雌生殖的诱导率，而且延迟天数对诱导效果影响很大。

V.离体育种：离体诱导是通过组织培养在离体条件下诱导雌核发育，产生的单倍体可用于提纯良种、缩短育种周期以及雌核发育、胚囊受体的基础理论研究。目前，在离体培养条件下已从大麦、小麦、水稻和玉米等十几种植物相继成功地获得了单倍体植株。活体诱导相对于离体诱导更具优越性。随着现代化学和植物化控技术的不断发展，利用化学药剂处理末受精子房成为众多研究者采用的主要方法，使人类对活体诱导孤雌生殖的研究由单纯获得单倍体阶段向获得二倍体阶段发展，实现了研究方法的一大飞跃。目前，活体诱导孤雌生殖研究的最基本方法主要有花粉诱导法、化学诱导法等。变异的性母细胞经减数所产生变异的配子由于活力低，竞争力差，授精的几率不如正常的配子，所以在产生的子代植株中存在的细胞染色体数目及有丝行为变异小于上一代。

5 孤雌生殖育种的优点研究中需要解决的问题

孤雌生殖育种的优点：（1）投资少，见效快，且简单易行；（2）孤雌生殖方法多种多样，可以经过远缘杂交、温度处理、延迟授粉、射线处理、基因导入、授粉前后药物处理及未授粉子房培养等方式进行，也可以不经过授粉直接药物处理等许多种方法获得孤雌生殖单倍体或二倍体。可根据不同的情况选择一种或多种方法以达到最好的诱导效果；（3）单倍体的产生对于小麦基因型无严格的选择性，不同基因型的小麦均能获得单倍体，对于花药培养不能产生愈伤组织和植株的小麦基因型，应用孤雌生殖更有利；（4）无白化苗产生，较易得到稳定的纯合单倍体，这对于遗传研究有着重要价值；（5）利用化学药物诱导或者其它方式诱导获得纯系，由于直接获得二倍体的频率较高，并跨越了染色体加倍障碍，具有较大的实用价值。

尽管孤雌生殖在作物育种上具有较高的应用价值，而且单倍体孤雌生殖植株在无性繁殖中具有遗传的稳定性， 是生理和生化等方面的研究不错的实验材料。但是若将孤雌生殖在作物育种中应用还存在许多问题。如孤雌生殖发生率低，诱导困难；已取得成功的种太少，无法让人认为这是一种适用于广泛植物类群的技术；

孤雌生殖发生机理、遗传和与环境的关系等尚不清楚；在育种过程中出现植株退化的问题，并可能与染病等其他情况混淆，阻碍植株选取；不能有效打破不良基因的连锁；基因间的重组几率较低；相对较低的单倍体诱导率，基因型依赖严重；植株再生困难，再生植株出现白化苗；单倍体植株在土壤中生长缓慢甚至死亡，这可能是因为有害的隐性基因在纯合体中表达。孤雌生殖在育种上的利用途径、方法以及后代的鉴定技术还有待完善。

孤雌生殖育种未来的趋势：首先，促进子房、胚珠培养的不断努力，有可能会使离体孤雌生殖应用到植物育种的传统领域中。例如，为了利用杂种优势而制造纯合体，或者加速杂交组合的选择，就像花药培养所起的作用。一样 另一个方向是利用子房，胚珠培养体系进行基因工程的研究。超微结构观察表明，未受精的卵细胞缺乏完整的合点壁 这种“部分原生质体”的状态使得将外源DNA导入卵细胞成为可能。实际上，有关通过微注射将DNA导入子房或胚珠的研究。已经有一些初步的报道，离体孤雌生殖由于它的单倍体属性 可能更好地达到这一目的。第三个趋势是将子房、胚珠培养技术发展为培养胚囊或是卵细胞。近年来有人成功地分离出可存活的胚囊以及它的组成细胞或原生质体。这就朝着这一目标开辟出了道路。细胞和原生质体培养技术的进步可能对实现这么复杂的培养有巨大的帮助