目前，植物組織培養已廣泛應用於國內外作物育種，並在以下幾個方面取得了很大進展:
1，單倍體育種中的單倍體植株往往不能結實。當在培養中用秋水仙素處理時，染色體可以加倍，成為純合的二倍體植株。這種培養技術在育種中的應用稱為單倍體育種。單倍體育種具有速度快、效率高、壹次性獲得純合基因型的優點。因此，通過花藥或花粉培養進行單倍體育種是壹種全新的育種方法。並開始培育大面積種植的新作物品種。在單倍體育種中，中國科學家做出了傑出的貢獻。1974年，世界上第壹個農作物新品種——山雨1煙草品種選育成功。後來又育成了中花8號水稻和京華1、單晶92-2097小麥等農作物新品種。還獲得了大量各種作物的花卉栽培新品系。河南省在花藥培養育種方面取得了豐碩的成果，培育了裴華28、裴華2321、夏麥1、豫麥1、豫麥37、華泰早、豫麥60等優良品種(系)，已推廣700年。
2.胚培養在植物種間雜交或遠緣雜交中，雜種不育給遠緣雜交帶來許多困難。胚胎早期體外培養可使胚胎正常發育並成功培育雜交後代，通過克隆繁殖可獲得大量具有相同特征的群體。胚胎培養已在50多個科和屬中獲得成功。在遠緣雜交中，未受精的胚珠可以分離出來，在試管中用異質花粉在其上受精。產生的雜交胚胎在試管中發育成完整的植株，稱為“體外受精”。胚乳培養可獲得三倍體植株，為誘導三倍體植株開辟了壹條新途徑。三倍體加倍後，可獲得六倍體植株，培育出新的多倍體品種。
3、細胞融合，通過原生質體融合，可以部分克服有性雜交的不親和性，獲得體細胞雜種，從而創造新物種或選育優良品種，這是組織培養應用最吸引人的方面。目前已經獲得了40多個體細胞雜種、愈傷組織和其中壹些，其中壹些進壹步分化成苗。目前，原生質體融合技術已經應用於從未雜交過的植物，如番茄和馬鈴薯、煙草和龍。芥子等人獲得了種間雜種，但這些雜種沒有實際應用價值。隨著原生質體融合、選擇和培養技術的不斷成熟和發展，未來有望獲得更多的體細胞雜種和具有壹定應用價值的經濟作物新品種。
4、基因工程用基因工程的方法，完全可以把目的基因切下來，通過載體把外源基因整合到植物基因組中。如果這項研究成功，將克服作物育種中的盲目性，轉變為根據人們的需要操縱作物的遺傳變異，培育優良品種。目前這項研究剛剛起步，植物的遺傳背景比原核生物更復雜。因此，利用基因工程實現作物改良以提高產量和改善品質將是260。
5.培養細胞的突變體，無論是愈傷組織培養還是細胞培養，都處於分生組織不變的狀態，容易受到培養條件和外界壓力(如射線、化學物質)的影響而誘發，從中篩選出對人有用的突變體，從而培育出新品種。特別是對於壹些不易誘發突變、突變率低的性狀，利用細胞培養進行誘導、篩選和鑒定。處理的細胞數量遠遠多於處理的個體數量，因此有可能選擇壹些突變率極低的性狀。如誘導植物的抗病蟲性、抗寒性、耐鹽性、除草劑毒性和生理生化變異等，為進壹步的篩選和育種提供了豐富的突變材料。目前已通過該方法篩選出抗病、耐鹽、高賴氨酸、高蛋白、高產的突變體，部分已用於生產。
(二)、在植物脫毒和快速繁殖中的應用
脫毒苗和離體快繁是目前植物組織培養中應用最廣泛、最有效的方面。很多農產品都帶有病毒，尤其是無性植物，如土豆、紅薯、草莓、大蒜等。然而，並不是受感染植物的每個部位都攜帶病毒，懷特早在1943就發現植物生長點附近的病毒濃度很低，甚至沒有病毒。如果采用組織培養的方法，取壹定大小的莖尖進行培養，再生植株可能是無病毒的，從而獲得無病毒苗，然後用無病毒苗進行繁殖，這樣種植的作物就不會或很少產生病毒。目前，組織培養已成功應用於甘蔗、菠蘿、香蕉、草莓等主要經濟作物。所用的外植體不限於莖尖，也可以使用其他外植體，如側芽、鱗片、葉片、鱗莖和根。
由於組織培養的突出特點是作物的快速繁殖，對於壹些繁殖系數低的“名、優、特、新、奇”作物品種的繁殖意義更大。對於無病毒苗、新育成、新引進、稀有育種、優良單株、瀕危植物、基因工程植物，可以在試管內快速繁殖，同時可以不受地域和氣候的影響。及時提供大量優質種薯和種苗。脫毒馬鈴薯莖稈、無毒苗和微型脫毒種薯在馬鈴薯生產中得到廣泛應用，從根本上解決了馬鈴薯退化問題。目前，觀賞植物、園藝作物、經濟樹木、無性繁殖作物等的部分或大部分都是通過離體快繁提供種苗，國際市場上已經出現試管苗，並形成產業化。
(3)在植物有用產品中的應用
通過組織或細胞的大規模培養，有可能生產出人類所需的所有天然有機化合物，如蛋白質、脂肪、糖、藥物、香料、生物堿等活性化合物。因此，這壹領域近年來引起了人們的極大興趣，許多工業部門都投入了研究。目前已有20多種植物培養組織中的有效物質高於原植物，在國際上已獲得100多項專利。利用組織培養生產人工無法合成的微生物和藥物或有效成分的研究正在不斷深入，部分已投入工業化生產，預計未來會有更大發展。
(D)在保存和交換植物種質資源方面的應用。
農業生產是在現有種質資源的基礎上進行的。由於自然災害與生物的競爭以及人類活動對自然的影響，相當數量的植物物種已經在地球上消失或正在消失。具有獨特遺傳特征的生物物種的滅絕是不可彌補的損失。利用植物組織和細胞方法低溫保存種質，可以大大節省人力、物力和土地，也便於種質資源的交流和轉移。防止有害病蟲害的人為傳播，為有用基因的保存和拯救帶來了希望。例如，胡蘿蔔和煙草等植物的細胞懸浮液在-20℃至-196℃的低溫下保存幾個月後，可以恢復生長並再生植株。
(E)在遺傳、生理、生化和病理研究方面。
組織培養促進了植物遺傳學、生理學、生物化學和病理學的研究，已成為植物科學研究的常規方法。從花藥和花粉培養獲得的單倍體和純合二倍體植株是研究細胞遺傳學的極好材料。在細胞培養中，容易引起變異和染色體改變，從而獲得附加系、代換系、易位系等新型作物，為研究染色工程開辟了新的途徑。
細胞培養和組織培養為研究植物生理活動提供了非常有力的手段。植物組織培養在礦質營養、有機營養、生長活性物質等方面做了大量的研究，有利於了解植物營養問題。用單細胞培養來研究植物光合代謝是非常理想的，近年來光自養培養也很有效。細胞組織培養在細胞生物合成研究中也非常有用。比如找出尼古丁在煙草中的位置，細胞培養為研究病理學提供了便利。比如植物的抗病性可以通過單細胞或原生質體培養來鑒定，幾天內就可以出結果。