多倍体育种（polyploid breeding）是指 利用人工诱变或自然变异等方式，通过细胞染色体组加倍获得多倍体育种材料，用以选育符合人们需要的优良品种。多倍体（polyploid）是指由受精卵发育而来并且体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。

最常用、最有效的多倍体育种方法是用秋水仙素或低温诱导来处理萌发的种子或幼苗。秋水仙素能抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体，但不影响染色体的复制，使细胞不能形成两个子细胞，而染色数目加倍。属于染色体组工程的研究范畴。

多倍体产生机制：通过卵细胞第二极体的保留或受精卵早期有丝分裂的抑制而实现。

1916年温克勒（H.Winkler）在番茄与龙葵的嫁接试验中发现，在愈伤组织长成的枝条中有番茄的四倍体。自1937年布莱克斯利（A.F.B.lakes lee）和埃弗里（A.G.Avery）利用秋水仙素诱发曼陀罗四倍体获得成功以后，各国相继展开人工诱发多倍体的试验研究。1947年，木原均、西山市三发表《利用三倍体无子西瓜之研究》，报导了三倍体无子西瓜选育成功。1959年，西贞夫等利用四倍体结球甘蓝和四倍体白菜杂交，成功地育成双二倍体新种——“白蓝”。已有1000多种植的获得了多倍体。中国于20世纪50年代开始多倍体育种的研究。70年代以来，蔬菜多倍体育种取得许多重要进展，已培育出三倍体、四倍体西瓜，四倍体甜瓜以及萝卜、番茄、茄子、芦笋、辣椒和黄瓜等蔬菜多倍体材料。

多倍化后，多个等位基因互作产生了更多的组合和更多样的功能变化，从而比二倍体亲本拥有更高的杂合性和更迅速的环境适应力，表现为抗逆性增强及克服远缘杂交的不育性等特点而倍受园艺育种学家的青睐。

多倍化导致植物基因组发生部分或全部的重复，其后伴随着DNA排除、DNA同质化、基因沉默和染色体重排等，从而改变了二倍体祖先基因组中基因连锁关系、遗传平衡及遗传修饰式样赋予多倍体基因组新的细胞遗传学特性,使之在细胞形态、核型特征以及基因表达等方面表现出极大的生物学多样性，从而加速物种的进化。

经典理论认为，植物天然多倍体基因组主要起源于体细胞有丝分裂异常、未减数分裂配子融合和种间杂交三个途径。

2003年拟南芥全基因组测序完成之后，多倍体的认识有了新的概念，像拟南芥这种典型的二倍体植物，基因组极小，但却是一个典型的内多倍体（endopolyploid），在生长过程中存在普遍的基因组多倍化事件，科学家研究认为是基因组的表达需要而使得拟南芥在生长过程中基因组不断的复制自我，因此，自身的基因型以及内源加倍也被认为是多倍体产生的一个重要途径。

人工诱变染色体加倍的方法很多，可分为物理诱变法、化学诱变法和生物诱变法。

物理法包括：机械损伤、高低温和射线照射等

生物学诱导途径包括：不同倍性材料间杂交育种，胚乳培养，细胞杂交等

化学诱变。主要利用化学诱变剂与细胞发生一系列生化反应阻止有丝分裂的正常进行，使分裂后期的染色体全部进入一个子代细胞中而产生多倍体。化学药剂包括秋水仙素、萘乙烷、异生长素、N-亚硝基-N-二甲脲、吲哚乙酸、氨磺灵、戊炔草胺、六氯化苯、三氯乙醛、氯化亚汞、富民隆等微管抑制剂。

1、巨大性：茎秆粗壮，叶片果实种比较大

2、不育性：奇数倍的多倍体在减数分裂时，同源染色体间配对不正常，因而表现出不育性

3、抗逆性：多倍体新陈代谢旺盛，适应环境能力强

4、高营养：碳水化合物、维生素、蛋白质、植物碱等含量偏高

5、生理特性改变：生长缓慢、发育延迟、呼吸和蒸腾作用减弱、抗性增强等

6、遗传变异性：遗传性比较丰富、遗传变异的范围比较广泛

7、可孕性：异源多倍体是高度可育的，因其在减数分裂时通常染色体正常配对，不出现多倍体，表现出自交亲和、结实率高

2022年6月26日，中国林学会发布了“十三五”期间林草科技十大进展。其中，突破主要经济林树种远缘杂交技术体系和多倍体育种技术体系，研发分子辅助育种技术。