目前，國內外把植物組織培養已普遍應用于作物育種，并在以下幾個方面取得了較大進展:
(1)單倍體育種 單倍體植株往往不能結實，在培養中用秋水仙素處理，可使染色體加倍，成為純合二倍體植株，這種培養技術在育種上的應用稱為單倍體育種。單倍體育種具有高速、高效率、基因型一次純合等優點，因此，通過花藥或花粉培養的單倍體育種，已經作為一種嶄新的育種手段問世，并已開始育成大面積種植的作物新品種。在單倍體育種方面，我國科學家做出了突出貢獻。1974 年就育成了世界上第一個作物新品種——單育1 號煙草品種。隨后又育成了中花8號水稻和京花1號、京單92 - 2097 小麥等面積栽培的作物新品種，還獲得了多種作物的大量花培新品系。河南省在花培育種方面卓有成效，培育出了花培28、花配2321、峽麥1號、豫麥37號、花9、花特早、豫麥60 號等優良品種(系) ，已累計推廣700 多萬畝，在全國名列前茅。
(2) 胚胎培養 在植物種間雜交或遠緣雜交中，雜交不孕給遠緣雜交帶來了許多困難。而采用胚的早期離體培養可以使胚正常發育并成功地培養出雜交后代，可以通過無性系繁殖獲得數量較多、性狀一致的群體，胚培養已在50多個科屬中獲得成功。遠緣雜交中，可把未受精的胚珠分離出來，在試管內用異種花粉在胚珠上萌發受精，產生的雜種胚在試管中發育成完整植株，此法稱為“試管受精”。用胚乳培養可以獲得三倍體植株，為誘導形成三倍體植物開辟了一條新途徑。三倍體加倍后可得到六倍體，可育成多倍體新品種。
(3) 細胞融合 通過原生質體融合，可部分克服有性雜交不親和性，而獲得體細胞雜種，從而創造新種或育成優良品種，這是組織培養應用最誘人的一個方面。目前已獲得40 余個種間、屬間、甚至科間的體細胞雜種、愈傷組織，有些還進而分化成苗。目前，采用原生質體融合技術已經能從不雜交的植物中如番茄和馬鈴薯、煙草和龍葵、芥菜和油菜等獲得屬間雜種，但這些雜種尚無實際應用價值。隨著原生質體融合、選擇、培養技術的不斷成熟和發展，今后可望獲得更多有一定應用價值的經濟作物體細胞雜種及新品種。
(4) 基因工程 用基因工程的方法，把目標基因切割下來并通過載體使外來基因整合進植物的基因組是完全有可能的，這項研究如果獲得成功，將克服作物育種中的盲目性，而變成按人們的需要操縱作物的遺傳變異，育成優良品種。目前這項研究剛剛起步，加上植物的遺傳背景比原核生物更為復雜，因此，要用基因工程實現作物改良，以增加產量和改善品質，將是21 世紀需要解決一個問題。
(5) 培養細胞突變體 無論是愈傷組織培養還是細胞培養，培養細胞均處在不斷分生狀態，容易受培養條件和外界壓力(如射線、化學物質等) 的影響而產生誘變，從中可以篩選出對人們有用的突變體，從而育成新品種。尤其對原來誘發突變較為困難、突變率較低的一些性狀，用細胞培養進行誘發、篩選和鑒定時，處理細胞數遠遠多于處理個體數，因此一些突變率極低的性狀有可能從中選擇出來。例如植物抗病蟲性、抗寒、耐鹽、抗除草劑毒性、生理生化變異株等的誘發，為進一步篩選和選育提供了豐富的變異材料。目前，用這種方法已篩選到抗病、抗鹽、高賴氨酸、高蛋白、矮稈高產的突變體，有些已用于生產。