百合(Lilium spp.)在世界花卉产业中占有重要地位。多倍体育种是培育性状优良的新品种和恢复远缘杂交F1代育性的有效途径,其中无性多倍化和有性多倍化是多倍体育种的主要方式。我国拥有众多的百合资源,但在百合育种方面起步较晚,自主培育的商品性状优良、在国际范围内被广泛认可的品种尚少。本研究围绕百合离体染色体加倍、2n配子的诱导、三倍体中天然可育配子发生及其细胞学机制,以及多倍体检测等染色体加倍技术进行了研究,主要结果如下:(1)建立了以试管鳞茎为材料的离体染色体加倍技术流程。根据Lg(34)正交设计分析,比较了不同预培养时间、秋水仙素浓度和处理时间对四倍体诱导率的影响,优化了异源四倍体诱导的最佳处理组合为鳞片预培养6天、0.05%的秋水仙素处理24h。为分析秋水仙素诱导获得的四倍体植株的核型稳定性,结合45S-FISH和GISH进行了核型分析,结果表明四倍体在经过多代繁殖后具有稳定的核型结构。与二倍体相比,四倍体植株在表型性状上表现出多倍体植株的大部分特征。花粉育性检测后回交共获得258个基因型回交一代三倍体杂种,表明远缘杂种F1代在四倍体水平恢复了育性。(2)建立了以种子为材料的离体染色体加倍技术及快速倍性鉴定流程。在离体培养条件下,萌动培养7天的种子,经0.10%的秋水仙素溶液处理36h诱导效果最好,四倍体诱导率达44.43%。通过下胚轴膨大植株数与四倍体植株数之间的相关性分析得出,相关性达73.97%,表明有斑百合种子下胚轴的膨大可作为早期筛选多倍体的有效指标。二倍体植株与四倍体植株存在明显的表型差异。研究还发现,植株外部形态变化不仅存在于二倍体和四倍体之间,而且不同基因型的四倍体之间也存在差异。(3)建立了亚洲百合人工诱导2n花粉的技术流程。提出以单株最大花蕾发育形态为参照即时判别亚洲百合减数分裂进程的方法。在对同一单株不同大小花蕾减数分裂进程检测的基础上,发现单株最大花蕾小孢子母细胞减数分裂处于中期Ⅰ,其余大部分小孢子母细胞减数分裂处于前期Ⅰ-中期Ⅰ,为秋水仙素人工诱导2n花粉的最佳处理时期、最佳的处理浓度为0.2%,最高2n花粉诱导率为18.3%。利用2n花粉杂交共获得40个基因型三倍体开花植株。(4)以远缘杂种三倍体OT杂种系中具可育雌雄配子的品种为材料,验证其配子的育性及其雄配子形成的细胞学机制。花粉染色和萌发观察表明:该基因型能产生具有活力的单粒花粉和连体花粉,大部分萌发的连体花粉具有两根花粉管。小孢子母细胞减数分裂观察表明,减数分裂过程中异常的纺锤体定向、细胞质分裂异常和细胞融合现象等是产生功能性雄配子的主要细胞学机制。以三倍体为亲本进行正反交共获得275个基因型的再生植株。对28个杂交后代进行倍性检测,染色体数目为24-36,表明该三倍体能产生具有活力的单倍体配子(x)、未减数配子(2x)和非整倍体配子。