在无菌和人工控制条件下，对植物的原生质体、细胞、组织和器官进行离体培养，并控制其生长发育的一门技术。是当今世界新技术革命的重要组成部分。它为植物生理学、细胞学、胚胎学、发育遗传学等学科的研究提供了有效而简便的方法，为现代作物育种创造新的变异体、脱毒原种、繁殖体及从远缘种、属中导入优良基因提供了可能和条件，促进了现代农业生物工程产业的兴起。

植物活细胞具有能够发育成为完整植株的潜在能力，称之为细胞的全能性，这是植物组织培养的重要理论基础。早在1902年德国的植物学家G.哈伯兰德（Haberlandt）就提出了在无菌条件下，使分离的植物细胞再生成完整植株的“植物细胞全能性”的启蒙观点。40年代初P.R.怀特（White）明确提出了“植物细胞全能性”学说。此学说表明：具有细胞核的已分化的细胞在一定培养条件下，经过脱毒分化过程，可以恢复到胚性状态或形成愈伤组织，再经过胚状体途径，或者形成根、芽的途径，以后再分化形成新的植物个体。

调节培养基中细胞分裂素和生长素的浓度的比例是实现再分化过程的主要条件之一。F.斯库（Skoog）和崔澂（1948）发现腺嘌呤或腺苷可以解除培养基中生长素IAA对芽形成的抑制作用，从而诱导烟草的茎切段形成芽，即腺嘌呤与IAA的比例高时可促使形成芽，反之产生根。E.V.米勒（Miller）（1956）发现了激动素，它能代替腺嘌呤促进芽的形成，效果可提高上万倍，从而使控制器官分化的激素模式由腺嘌呤/IAA改为激动素/IAA的比例。

类别

根据所培养的对象植物组织培养又可划分为器官培养（如植物的根、茎、叶、花药、子房、胚珠、胚等）、细胞悬浮培养和原生质体培养。这些培养物在其相适宜的培养基中，在一定的温度和光照条件下生长发育。培养基成分包括大量和微量无机盐、维生素和氨基酸。一般以蔗糖作碳源，并根据培养目的添加不同种类和浓度的植物激素，还常附加天然植物提取液，如椰子汁、水解乳蛋白、酵母提取液等以补偿营养成分和激素的不足。

器官培养

以植物的根、茎、叶、花药、子房、胚珠、幼胚等器官作外植体，接种在适宜的琼脂固体培养基上，生长出新的植株或经过脱毒分化再生出新的植物个体的培养技术。

在作物育种实践中常遇到种间、属间杂种胚或胚乳早期败育退化而得不到有生活力种子的现象，F.莱巴赫（Laibach，1925、1929）首次利用胚胎离体培养技术获得亚麻种间杂种植株的成功尝试，为胚胎培养技术卓有成效地应用于植物育种实践奠定了基础。至今通过胚胎培养技术已在20余种植物中得到了种间杂种，在10多个属间杂交组合中获得了属间杂种。

通过器官培养再生成植株的植物已达600多种，其中许多有经济价值的植物采用组培快速繁殖法实现了商品化生产。中国组培快繁植物已有100多种，其中甘蔗、无籽西瓜等已实现了工厂化育苗生产。

由茎尖培养获得无病毒植株的“茎尖脱毒”技术，已在马铃薯、甘薯、大蒜、百合等植物中取得成功。其中马铃薯茎尖脱毒培养已用于生产得到显著效果。

无性繁殖的以及在自然条件下不能开花、结籽的作物，采用器官培养技术，不仅可以繁衍和保存种质，且宜长途运输，便于交流。

花药培养是单倍体育种的主要途径之一。中国在这方面处于国际领先地位。

细胞悬浮培养

将新鲜的易分散的愈伤组织转移到盛有液体培养基的培养瓶中，并在摇床上进行连续振荡培养。经过若干次继代培养后，可得到均匀分散的细胞悬浮液。细胞悬浮液中一般不含较大的团块组织，而是游离的植物细胞和由几个到几百个细胞组成的聚合体，形成较为均一的体系。它不仅是细胞生理学家和生化学家研究细胞生长和代谢的工具，也为原生质体培养、细胞突变体的诱发和筛选，提供了理想的材料。从1953年W.M.米尔（Muir）首先进行烟草和万寿菊的细胞悬浮培养取得成功以来，又陆续在菜豆、大豆、人参、玉米、高粱、甘蔗等作物上获得成功。作物胚性细胞悬浮培养的成功，为生产人工种子和实现工厂化无性育苗提供了可能。

细胞悬浮培养一般分为起始培养（即选择适宜的外植体接种、诱导出愈伤组织）—细胞悬浮培养—体细胞胚胎发生—获得再生植株四个阶段。

原生质体培养

用酶消化细胞壁而游离出的原生质体，放在液体或固体培养基中，再生出细胞壁，并进行细胞分裂，经愈伤组织，分化再生出新的植株。这种由原生质体再生的植株称之为原生质体无性系。1960年英国诺丁汉姆大学的E.C.科金（Cocking）用一种从漆斑霉（Myrothecium verrucaria）中提取的纤维素酶处理番茄幼苗的根尖，并用渗透稳定剂防止原生质体破裂获得了数量多而完整的原生质体，由此开创了酶法游离原生质体的新阶段。1968年I.塔克伯（Takebe）首先成功地采用市售纤维素酶和果胶酶分离原生质体。1971年C.尼茨（Nitsch）和K.奥伊姆（Ohyama）以及I.塔克伯首先从酶法分离的烟草叶肉原生质体培养成完整的植株。至今国际上由原生质体培养成植株的植物种已达100多种。如烟草、矮牵牛、马铃薯、水稻、珍珠粟、紫狼尾草、无芒雀麦、玉米、野生大豆等。

裸露的原生质体同样具有再生成完整植株的全能性，所以当它摄取了外源遗传物质（如经DNA重组后的目的基因、染色体、叶绿体、线粒体等）以后，能再生出新的植株，这就是现代生物基因工程的模式。

去壁的植物细胞可以进行细胞融合（又称体细胞杂交）。不同种间、属间的物种的原生质体的相互融合，为克服远缘有性杂交不亲和性，获得体细胞杂种提供了可能。迄今通过细胞融合获得的种间、属间杂种已有40多个。联邦德国和美国学者成功地把番茄和马铃薯的细胞融合在一起，从而得到“番茄薯”；中国学者亦已获得了烟草与黄花烟草、粉蓝烟草与矮牵牛等种间和属间体细胞杂种植株。

由于细胞和组织的培养物具有全能性，故可用来保存和贮藏种质。一般采用减缓生长速度或利用极低温（－196℃）冷冻的方法，贮藏悬浮培养物、愈伤组织、分生组织、体细胞胚或原生质体胚状体，以维持其活力。烟草、胡萝卜、亚麻、豌豆、花生、马铃薯、甘蔗、咖啡等数十种植物，已采用此法保存和长途运输种质，进行交流。

组织培养中体细胞可以产生广泛的形态和遗传性变异，这些变异有的来源于外植体的异质性；有的则来自培养过程。如果在培养过程中施加一定的选择压力，就有可能选出相应的抗性突变体。有的国家采用此法，已获得抗野火病的烟草，抗眼斑病的甘蔗，抗晚疫病的马铃薯，抗小斑病毒素和除草剂的玉米细胞系等。中国已选出抗水稻白叶枯病、抗稻瘟病的水稻株系，含糖量21%的甘蔗突变系。由此看来，组织培养亦是一种诱变和选择突变体的有效方法。