一 在植物脱毒和快速繁殖上的应用
植物脱毒和离体快速繁殖是目前植物组织培养应用最多、最有效的一个方面。很多农作物如马铃薯、甘薯、大蒜等都带有病毒，但感病植株并非每个部位都带病毒，White早在1943年就发现植物生长点附近的病毒浓度很低甚至无病毒。如果利用组织培养方法，取一定大小的茎尖进行培养再生可获得脱病毒苗，再用脱毒苗进行繁殖，则种植的作物就不会或极少发生病毒。此法已在马铃薯、草莓等多种作物上获得成
功，并产生了明显的经济效益。由于运用组织培养法繁殖植物的明显特点是快速，每年可以数以百万倍的速度繁殖，因此，对一些繁殖系数低、不能用种子繁殖的名、优、特植物品种的繁殖，意义尤为重大。目前，观赏植物、园艺作物、经济林木、无性繁殖作物等部分或大部分都用离体快繁提供苗木，试管苗已出现在国际市场上并形成产业化。
二 在植物育种上的应用
植物组织培养技术对培育优良作物品种开辟了新途径。目前，国内外已把植物组织培养普遍应用于作物育种，并在以下几个方面取得了较大进展：
1 单倍体育种单倍体植株往往不能结实，在培养中用秋水仙素处理，可使染色体加倍，成为纯合二倍体植株，这种培养技术在育种上的应用称为单倍体育种。单倍体育种具有高速、高效率、基因型一次纯合等优点，因此，通过花药或花粉培养的单倍体育种，已经作为一种崭新的
育种手段问世，自1964年Guha等获得曼陀罗的花药单倍体植株以来，单倍体育种在国际上引起很大重视，各国纷纷开展这方面的研究工作，已先后在水稻、小麦、玉米、辣椒以及许多药用植物如枸杞、人参、平贝母中获得单倍体植株，共计300多种。其中许多已经应用于育种研究并得到了专利品种。我国在20世纪70年代掀起了单倍体育种的高潮，在农作物上取得了一批有实用价值的育种成果，特别是培育禾本科粮食作物，现在已经培育出水稻新品种15个、小麦新品种6个。
2 胚、子房、胚珠离体培养植物胚培养是采用人工的方法在无菌条件下从种子中将成熟胚和未成熟胚分离出来，在人工合成的培养基上培养，使它发育成正常的植株，从而有效地克服远缘杂交不实的障碍，获得杂种植株。胚培养已在50多个科属中获得成功，如亚麻、棉花、黄麻等。从玉米的离体子房培养，经体外授粉也可获得种子。远缘杂交中，可把未受精的胚珠分离出来，在试管内用异种花粉在胚珠上萌发受精，产生的杂种胚在试管中发育成完整植株，称为“试管受精”。目前，在这一方面获得成功的自交或远缘杂交不亲和性植物有：怀地黄、矮牵牛、普通小麦、黑麦草等。
3 体细胞杂交育种在转移胞质雄性不育特性，获得抗病及抗除草剂特性方面都已取得显著进展，并为克服远缘杂交时有性生殖上的障碍提供一种新的技术。美国科学家采用细胞融合技术将番茄和马铃薯的细胞融合在一起，培育出称为“番茄薯”或“薯番茄”的新型植物。此外，获得成功的属间体细胞杂种植物还有：烟草+大豆、烟草+龙葵、芥菜+油菜等，这些属间杂种无法用有性杂交得到，这为远缘杂交育种开辟了新途径。
4 单细胞培养突变体的选择与应用 这是从细胞水平改造植物的一条途径。用单细胞培养的方法诱导单细胞突变，筛选需要的突变体培养成植株，经有性繁殖使遗传性状稳定下来。目前成功的例子有：已选育出抗花叶病毒的甘蔗无性系；抗1％ 一2％NaC1的野生烟草细胞株；抗除草剂的白三叶草细胞株等。
三 在人工种子和种质低温保存方面的应用
组织培养物，如试管苗、愈伤组织等，在液氮(一196~C)条件下，加入冷冻保护剂，可有效降低代谢水平，利于长期保存。利用组织培养保存植物种质资源具有体积小、保存数量多、条件可控制、避免病虫害再度侵染、节省人力和土地等优点，是一种经济有效的种质保存方法。一些国家已建立了种质库，而我国在这方面还有待发展。在国际上一个新动向是“人工种子”的试验。所谓“人工种子”，是指以胚状体为材料，经过人工薄膜包装的种子在适宜条件下它萌发长成幼苗。我国成功地研制成水稻人工种子。目前有100多种植物可以经组织培养获得大量的胚状体，为制成人工种子用于生产提供了基础。可见，组织培养将在遗传育种、作物改良和改革作物栽培中获得更大的成效” 。
四 在提取植物次生产物生产上的应用
植物次生代谢物是许多医药、食品、色素、农药和化工产品的重要原料，其需求量逐年增加，组织培养技术对植物次生代谢产物的生产提供了有效的途径。由于任何植物的离体细胞在人工培养下仍具有合成药物成分的能力，并通过可通过调节培养条件有效地提高其含量和质量，为此，利用组织培养生产药物，已发展成为组织培养再生产应用的主流之一。利用组织培养技术，可以大量生产植物次生代谢物，以满
足目前的需求量，同时有效地保护日益短缺的野生药用植物资源。仅从20世纪90年代以来的植物药用有效成分国际专利就达50多项，其中多为抗病毒、抗癌化合物.
