多倍體植物由於他們在生理上較二倍體有更強的適應性和遺傳上有較大的可塑性，使得育種學家自20世紀30年代開始就熱衷於進行多倍體育種的研究。多倍體藥用植物一般具有根、莖、葉和花果的巨型性，且抗逆性強，藥用成分含量高登特性，這正是藥材優質、高產育種所期望達到的目標。目前生態環境遭到嚴重破壞，藥用植物栽培品種品質退化，野生藥用植物資源逐漸減少，以致枯竭，加強藥用植物多倍體育種，可以緩解這些矛盾，甚至從根本上解決問題。因此，多倍體誘導技術應用於藥用植物具有深遠的意義。
一、多倍體（polyploid）和多倍體育種（polyploidbreeding）
染色體是遺傳物質的載體。染色體數目的變化會導致形態、解剖、生理、生化等諸多遺傳特性的變化。自然界各物種的染色體數目是相對穩定的，體細胞為2n，性細胞為n。n有時正好為一個染色體組（即該物種的染色體基數x），有時卻含有兩個或兩個以上的染色體組。
(一)多倍體
多倍體是高等植物染色體進化的顯著特征。多倍體是指植物體細胞中含有3個或3個以上染色體組的個體。多倍體根據染色體的來源分為同源多倍體和異源多倍體。
1.同源多倍體
同源多倍體（autopolyploid）指多倍體的幾個染色體組來源於同一物種。如AAA--同源三倍體，AAAA--同源四倍體。
2.異源多倍體（allopolyploid）指來自不同種屬的染色體組成的多倍體。如：AABB--異源四倍體（又叫雙二倍體），類似於二倍體的遠緣複合物。
(二)多倍體育種
多倍體育種就是利用物理、化學方法，人為地誘導形成多倍體植株的一種育種方法。藥用植物多倍體育種具有較高的應用價值和增產潛力。日本把多倍體育種作為藥用植物的重要育種方法之一，廣泛地應用。目前已對丹參、黃芩、桔梗、白術、當歸、牛膝、菘藍、白花曼陀羅、蛔蒿等藥用植物進行的多倍體育種，獲得了一些新品種，取得了較好的增產效益。
二、多倍體育種在藥用植物育種中的作用
多倍體在藥用植物育種中的作用是由多倍體藥用植物的特征所決定的。從植物進化的趨勢來看，染色體多倍性的基數從不穩定到穩定，倍數性從少到多，因此，多倍體在植物進化中具有十分重要的意義；多倍體比它們的二倍體祖先有更廣泛的生態上的忍受力，對環境有更大的適應性。多倍體植物的具體特征可總結如下：
(一)植株的巨大型和較強的適應性
多倍體植物一般較起源的二倍體的細胞和植株均增大，細胞中染色體數目增加，花粉粒和氣孔增大也是多倍體的一個顯著特征。多倍體植株的農藝性狀通常有明顯變化，突出表現在根、莖、葉器官上具有巨型性，這能大幅度提高以相應部位人藥的藥材的產量，例如丹參（Salviamiltiorrhiza）同源四倍體普遍比原植物生長勢旺而濃綠，莖稈粗壯，植株高，根部藥材比原植物粗大；菘藍（Isatisindigotica）同源四倍體較原植物葉寬大而厚實，莖稈粗壯，花、果實也略顯增大；牛膝（chyranthesbidentata）同源四倍體根的幹重較二倍體有顯著提高，但其木質化程度卻比二倍體低，說明質量也有所提高。多倍體植株往往也具有較大的花和果實，因此對花和果實類藥材的生產也具有重要意義。
(二)較好的結實性和較強的抗逆性
穩定型的多倍體結實性比較好。人工合成的多倍體染色體數若為奇數者則幾乎都不育，如三倍體西瓜就沒有種子。人工合成的多倍體染色體為偶數者最初也多結實性不良，但是經過長期選擇淘汰，結實性則可大大超過二倍體，如六倍體普通小麥較二倍體小麥產量高得多。
自然存在的多倍體植物較之原始種的二倍體有更強的抗逆性，即有更強的對病蟲害的抗性，對寒冷和幹旱的忍受力也較強。在高原地帶的植物常有多倍體變種，這也從一個側麵說明多倍體植物對寒冷等氣候條件有較強的適應性。由於多倍體植株一般較矮，莖稈粗壯，故能較好地抵抗倒伏。有的還具有抗幹早、抗病蟲害等其他抗性，例如由日本薄荷（Menthaarvensisvar.piperascens）和庫頁薄荷（M.gachalinensis）誘導的異源四倍體具抗粉真菌、抗寒等優點，這些優點對擴大種植區域，提高產量及野生品種變栽培品種極為有利。
(三)多倍體植株通常具有較高含量的藥用活性成分
在實踐中發現，大多數多倍體中1次生代謝產物的含量都有所增加。例如菖蒲（AcoruscalamusLinn.）在長期自然變異過程中形成了二倍體、三倍體、四倍體和六倍體各種類型。據化學測定，其根莖的含油量、精油的化學成分、植物體內草酸鈣的含量均與染色體倍數有關，二倍體中不含β-細辛醚、三倍體含20～30％的β-細辛醚和順甲異丁香油的混合物，四倍體精油中含有比三倍體高兩倍的β-細辛醚。曼陀羅（DarurastramoniumL.）同源四倍體中生物堿含量大約是原植物的2倍；牛膝（AchyranthesbidentataBlume）同源四倍體中蛻皮激素較原植物高出達10倍之多；丹參（SalviamiltiorrhizaBge.）同源四倍體中隱丹參酮、丹參酮IA、丹參酮IIA分別較原植物高203.26％、70.48％、53.16％。染色體倍性的增加與化學成分含量的變化並不呈正比關係，例如毛曼陀羅（DaturainoxlaMill.）的三倍體生物堿含量較二倍體、四倍體均高。多倍體與原植物比較，並不隻限於原有性狀的加強和提高，有的可能會產生新的性狀和新的化學成分。例如福祿考（PhloxdrummondiiHook.）的同源四倍體中能夠產生親本所不含有的黃酮類成分；菘藍（IsatisindigoticaFort.）同源四倍體中遊離氨基酸成分組成與二倍體親本相比也不一致，從中可能篩選出具有藥理活性的前導化合物。
(四)育性低
多倍體植株普遍具有育性下降的特點，這對於收獲籽粒為目的農作物來說是個致命的缺點，但對於全草類、根莖類、葉類、花類的中藥植物來說影響不大。
三、應用組織培養技術獲得多倍體的途徑
對於多倍體育種，以往采用的是常規雜交育種方法進行的。如三倍體的育種是用四倍體品種與二倍體品種雜交。此法需先誘導四倍體植株，待其開花後再與二倍體品種雜交，不僅需時長，而且易出現生育不良的非整倍體植株及遺傳性狀不良的個體，即便采取幼胚培養的方法加以挽救，但獲得三倍體植株的比率仍很低，僅占10％。近年來，采用胚乳培養技術和組織培養技術獲得多倍體，取得了一定的進展，它克服了上述方法的缺點，省去誘導四倍體，雜交的步驟、技術要求不高，獲得三倍體植株的比率高，嵌合體少，短期內可繁殖出大量的多倍體植株，是高效的育種途徑。
(一)應用胚乳培養技術培育三倍體
近年來，植物的胚乳培養引起了眾多研究者的注意，而更具意義的是培養胚乳和胚乳植株的誘導，有可能為藥用植物等育種工作提供三倍體和多倍體的育種方法和原始材料。通過胚乳培養獲得三倍體植株改良品種，在理論和實踐上都具有重大意義。三倍體植株往往表現出無籽，這對一部分藥用植物是十分有益的性狀，例如山茱萸（CornusoffcinalisSieb.etZucc.）、枸杞（LyciumbarbarumL.），果核大、種子多會帶來加工的困難，降低產量和質量。應用胚乳培養技術進行多倍體育種在我國剛剛起步，分別在枸杞、百合（Liliumbrownii）、黨參（Codonopsispilosula(Franch.)Nannf）等植物上取得成功，獲得了新物種類型，實踐證明應用胚乳培養技術培育多倍體不失為一種育種新技術。
1.胚乳培養的基本原理
胚乳（endosperm）是胚發育過程中提供養料的主要場所。在具胚乳組織的植物中，胚乳也為種子的萌發和幼苗的生長提供營養。在裸子植物中，胚生長和發育所必需的營養組織（雌配子體）在受精時業已存在，胚乳是由雌配子發育而來的，所以是單倍體。然而，在被子植物中，這種營養組織一直延遲到受精後才開始發育。胚乳組織在遺傳組成上是獨特的：①大多數顯花植物的胚乳是三倍體，它是由3個單倍體的核融合的產物（2個來自母本，1個來自父本）；②胚乳組織還是一團均質的薄壁組織，沒有任何器官發生和維管分化。