Sự phát sinh phôi thể hệ là con đường trung tâm của sự vi nhân giống thực vật và có vai trò đặc biệt quan trọng trong các nghiên cứu về phát sinh hình thái thực vật. Sự thu nhận phôi thể hệ thường bao gồm hai gai đoạn: giai đoạn các tế bào sinh phôi (mô sẹo, dịch treo tế bào), với sự hiện diện của auxin riêng lẻ hay kết hợp với citokinin và giai đoạn tiến hóa phôi thể hệ từ các tế bào sinh phôi, với sự giảm hay loại bỏ auxin (Hình1.5). Dưới các điều kiện xác định, các tế bào mô sẹo hay
dịch treo tế bào có thể cho các sơ khởi cơ quan (sinh cơ quan) hay phôi (sinh phôi thể hệ) dựa vào tính toàn năng của tế bào thực vật (Bùi Trang Việt 2003).
Tất cả tế bào sinh dưỡng trong cây chứa toàn bộ thông tin cần thiết để tạo một cây hoàn chỉnh và đầy đủ chức năng (Merkle et al. 1995).
Phôi thể hệ là phôi được tạo ra từ tế bào thể hệ (tế bào dinh dưỡng 2n) theo con đường sinh phôi thể hệ, tế bào thể hệ (tế bào dinh dưỡng) đóng vai trò sinh phôi hợp tử, và sự phát triển phôi cũng qua các giai đoạn tương tự như trong sinh phôi hợp tử (Bùi Trang Việt 2000).
Sự tạo phôi thể hệ đầu tiên được ghi nhận ở Cà rốt (Reinert 1958, Steward et al. 1958), và đã được chứng minh ở nhiều loài thực vật khác nhau (Brown et al. 1995, Dwartan et al. 1995).
Môi trường phổ biến nhất trong sinh phôi thể hệ là môi trường MS (Murashige & Skoog 1962) hay các môi trường cải tiến của MS.
Đặc tính căn bản của tế bào sinh phôi rất giống với cá tế bào của mô phân sinh. Tuy nhiên, về mặt phát sinh hình thái có sự khác nhau: tế bào sinh phôi cho ra phôi, còn tế bào mô phân sinh chỉ cho ra mô và cơ quan (George 2008).
Phôi thể hệ được cảm ứng từ nhiều vật liệu thực vật khác nhau như: từ phôi hợp tử, cây con từ hạt nảy mầm, đỉnh sinh trưởng chồi và chồi hoa. Quá trình tái sinh xảy ra tuần tự từ sự khởi đầu cấu trúc lưỡng cực của tế bào, sự tạo tiền phôi, sự
Hình 1.5. Các giai đoạn chính của sự thu nhận phôi thể hệ (Bùi Trang Việt 2000).
phát triển và trưởng thành của phôi hợp tử, sự nảy mầm thành cây con và chuyển cây con từ môi trường nuôi cấy in vitrosang môi trường đất (Merkle et al 1995).
Bên cạnh auxin, mật độ tế bào trong môi trường nuôi cấy (tương tác giữa các tế bào) có vai trò quan trọng trong sự nuôi cấy tế bào. Thí dụ, ở dịch treo tế bào cà rốt, mật độ đạm cao (100.000 tế bào/ml) cần cho sự thành lập các nhóm tế bào sinh phôi, trong khi mật độ thấp (20.000 tế bào/ml) kích thích sự phát triển phôi. Trong vài trường hợp, các hormone tăng trưởng thực vật và các yếu tố vật lý hóa học khác nhau cũng có vai trò nhất định (Bùi Trang Việt 2000).