转基因技术在植物品种改良方面显现出了前所未有的威力。其中，组织培养技术发挥了重要作用。首先，几乎所有的目的基因及其载体都是必须通过微生物感染或基因枪等手段导入单个培养细胞中。然后，采用适当的筛选方法分离已成功获得目的基因及其载体的受体细胞（转化细胞）。诱导并使这些转化细胞分化为个体植株，便可得到所谓的转基因植物。通常，转基因所使用的植物受体细胞都来自于已经建立了比较完善的组织培养和分化诱导体系的植物，因此，快速繁殖这些转基因植物、甚至推广其工厂化生产并不困难。
另一方面，许多亟待改良的植物性状并非单基因决定形状，它们仍然需要通过杂交育种提供新的选择。除了植物生长周期长的缺点之外，杂交育种中遇到的主要问题是远源亲本的生殖隔离。实际上，这一问题能够通过组织培养的方法解决。例如，将胚珠从子房中取出后，放入试管内培养。由于没有柱头等其他组织的障碍，即使是使用远源植物的花粉授粉也无妨。如果用预先培养的植物体细胞原生质体进行体细胞融合，我们还可以快速获得大量的杂种细胞。后一手段成功的关键是找到诱导杂种原生质体细胞顺利进行分化和繁殖的良方。
此外，花粉细胞原生质体培养和染色体加倍技术为快速纯化特定植物品系提供了绝好的技术手段。纯化具有特殊性状组合的植物品系，通常需要经过反复多代种植和筛选，这一过程漫长而艰辛。因为花粉细胞是单倍体细胞，而加倍花粉原生质体细胞的染色体即可产生纯合的二倍体细胞，所以，任何植物都有可能利用这种方法迅速获得相应的纯系。许多水稻的新品系开发就是通过杂种水稻花药实现的。并且，该法和体系胞原生质体培养类似，也可以用于大量制备杂种细胞。例如，融合不同种植物的花粉细胞。
通过上述育种技术获得的新品种、品系和脱毒植株一样，利用其分生组织细胞或成熟组织细胞培养技术，可以开展大规模快速繁殖。目前，世界各地已有许多利用上述方法获得的花卉、蔬菜、水果等植物的新品种实现了工厂化的大量、快速繁殖。例如，柑桔、油菜、白菜等。