Наиболее чувствительной у большинства растений оказалась стадия мейоза. Например, была выявлена корреляция: процент нормальной пыльцы резко снижается при облучении растений с пыльником на стадии мейоза.
В связи с тем, что возникновение гаплоидной фазы также связано с процессом мейоза, особое внимание уделяется его изучению. По современным литературным данным, существует его генный контроль, фундаментальные основы которого разрабатываются в Советском Союзе и за рубежом. Анализ сведений о мейотических мутациях (мей-мутациях) привел к выводу о сходстве характера мутаций при нарушении мейоза у растений и животных. Выделено 7 ключевых этапов мейоза — вступление в мейоз, конъюгация гомологичных хромосом, мейотическая рекомбинация, хиазмообразование, расхождение гомологов, цитокинез, второе деление мейоза, в отношении которых установлен конкретный генный контроль (Голубовская, 1983). Рассматриваются 3 ранга мейотических генов: 1) включающие целые блоки мейоза, 2) контролирующие отдельные этапы в пределах этих блоков и 3) гены, запускающие второе деление мейоза и выключающие его. Выявлен ряд закономерностей генетического контроля мейоза: относительно автономный контроль указанных выше 7 основных этапов и принцип иерархии действия генов в ходе мейоза. Многие естественные аномалии развития пыльцы, по предположению И. Н. Голубовской (1983), представляют собой фиксированные мейотические мутации, а полученные в эксперименте их проявления являются фенокопиями.
Эти исследования делают возможным экспериментальное получение множества аномальных структур и регуляцию характера митоза в микроспоре, приводящего к образованию мужского гаметофита (2- или 3-клеточного пыльцевого зерна).
Некоторые данные (Резникова, 1984) говорят о том, что в ходе мейоза происходит дифференциация пласти — и митохондрий и восстановление популяции рибосом. У кукурузы перед мейозом в микроспороцитах наблюдается большое количество митохондрий, в то время как другие органеллы находятся в минимуме (Коробова, неопубл. данные). Это свидетельствует об исключительной интенсификации энергетических процессов, что, вероятно, необходимо для осуществления быстро следующих друг за другом делений мейоза. В микроспороцитах происходят значительные изменения объема их ядер. В отличие от профазы митоза в профазе мейоза синтезируются РНК и белки, необходимые как для прохождения самого мейоза, так и для развития микроспор. Вероятно, биосинтез белка в микроспорах на ранних стадиях развития обеспечивается главным образом рибосомами, образующимися в микроспороцитах в период поздней профазы первого деления мейоза. Все это обеспечивает нормальное постмейотическое формирование микроспор. Любые морфобиохимические нарушения на этих этапах развития как в стенке пыльника, так и в микроспороцитах могут привести к прекращению развития или аномальному развитию микроспор. Это наблюдается при разных типах мужской стерильности.
Таким образом, мейоз, а, возможно, и более ранняя стадия развития генеративных структур являются именно теми стадиями, воздействуя на которые каким-либо фактором, в том числе используя разные среды в культуре in vitro, можно изменять детерминацию дальнейшего развития спорогенной ткани.
Для получения гаплоидов, вероятно, можно использовать 3 подхода (пути, или 3 возможности): 1) естественные аномалии, имеющиеся в пыльнике, 2) искусственно вызванные аномалии, 3) нормально развивающиеся микроспоры и пыльцевые зерна.