Hầu hết các loài cây trồng của chúng ta đều có mức bội thể lớn hơn 1, phổ biến là nhị bội (2n) và tứ bội (4n). Như vậy, mỗi đặc điểm di truyền ở những cá thể này đều bị hai hay nhiều allen của một gen chi phối . Nếu đó là những cá thể dị hợp tử , tức là các gen trong mỗi hệ gen nhị bội hay tứ bội khác nhau thì biểu hiện tính trạng
(phenotype) của gen đó hoàn toàn tùy thuộc vào tính trạng lặn hay trội của chúng quyết định.
Vì vậy, mức bội thể lý tưởng để tiến hành nghiên cứu di truyền các tính trạng phải là mức đơn bội (1n) hoặc các mức đa bội khác nhưng chúng phải đồng nhất tuyệt đối. Các đồng hợp tử tuyệt đối này là nguyên liệu quý cho công tác chọn giống vì tất cả gen lặn trong đó có tính trạng quý cũng được biểu hiện ra kiểu hình.
Từ lâu, các nhà di truyền và chọn giống cây trồng đã sử dụng trạng thái đơn bội của cây trồng để tiến hành nghiên cứu và thông qua đa bội hóa thể đơn bội đó để thu được các dạng đồng hợp tử tuyệt đối.
Tuy nhiên, các phương pháp kinh điển để thu nhận cây đơn bội cho hiệu quả rất thấp. Kỹ thuật tạo cây đơn bội in vitro thông qua kích thích tiểu bào tử phát triển thành cây trong nuôi cấy bao phấn và hạt phấn cho phép nhanh chóng tạo ra hàng loạt cây đơn bội đã là một biện pháp hữu hiệu đối với lĩnh vực ứng dụng đơn bội vào nghiê n cứu di truyền và tạo giống cây trồng.
Việc tạo cây đơn bội rồi sau đó nhân đôi NST của thể đơn bội này để tạo ra các cá thể lưỡng bội đồng hợp tử là con đường ngắn nhất giúp cho nghiên cứu di truyền và chọn giống được nhanh hơn.
Sự phân ly kiểu gen của các cá thể đồng hợp tử đơn giản hơn, kiểu hình biểu hiện chính xác kiểu gen. Sự tạo ra các cá thể đồng hợp tử đặc biệt quan trọng trong nhân giống cây trồng vì đã giúp rút ngắn thời gian rất nhiều so với việc tạo ra các cá thể này bằng phương pháp tự thụ phấn. Các thể dị hợp tử có thể tăng lên rất nhiều khi xảy ra sự thụ phấn chéo.
Nếu sự tự thụ phấn có thể xảy ra với những thực vật thụ phấn chéo thì sau đó rất khó thu được các thể đồng hợp tử do hiện tượng lai giống cận huyết. Để thu được các thể đồng hợp tử bằng cách tự thụ phấn thì phải mất 5-7 thế hệ.
Việc sử dụng các thể đơn bội trong nhân giống các thể đột biến rất thuận tiện vì các đột biến lặn (ví dụ đột biến A thành a) có thể phân biệt được ngay.
Đây không phải là trường hợp thể nhị bội AA bị độ biến thành Aa; sự tự thụ phấn của thể đột biến Aa chỉ làm tăng một trong số 4 cặp đột biến lặn. Nếu như có sẵn thật nhiều các tế bào đơn bội thì việc gây đột biến sẽ đạt được tỷ lệ cao. Hơn nữa, tế bào đơn bội khi đột biến sẽ không tạo ra thể khảm.
Bằng kỹ thuật gây đột biến các dạng đơn bội, có thể chọn các dòng tế bào và cây chống chịu độc tố do nấm và vi khuẩn gây bệnh tiết ra, các dòng tế bào có khả năng sản xuất một lượng lớn sản phẩm thứ cấp quan trọng như chất thơm, các loại nhựa và enzyme sử dụng trong công nghiệp, y học.
Với các thể đơn bội c ủa thực vật bậc cao người ta có thể sử dụng vào các mục đích khác nhau như:
- Nghiên cứu di truyền của các gen, cả gen trội và gen lặn cũng như nghiên cứu về mối tương tác của các gen.
- Tạo đột biến ở mức độ đơn bội.
- Tạo dạng đồng hợp tử tuyệt đối phục vụ cho công tác tạo giống.