Dưới các điều kiện nuôi cấy thích hợp, tế bào thực vật có thể nhân lên, hình thành cơ quan và thậm chí có thể tái sinh thành một cây hoàn chỉnh. Sự tái sinh cây nguyên vẹn từ một nhóm tế bào cây bằng phương pháp nuôi cấy mô thể hiện một bước quan trọng trong nông nghiệp hiện đại.
Một sốứng dụng quan trọng của phương pháp nuôi cấy mô trong nghiên cứu và sản xuất:
- Tế bào thực vật có thểđược dùng như các nhà máy sinh học. Việc nuôi cấy huyền dịch trên quy mô lớn có thể dùng để sản xuất các chất kháng khuẩn, ancaloide kháng khối u, các loại vitamine, thuốc diệt côn trùng và các đồ gia vị dùng trong thực phẩm… với số lượng lớn và giá thành rẻ.
- Bằng phương pháp này người ta có thể tạo ra nguồn cung cấp một lượng lớn giống cây thương phẩm trong thời gian ngắn và có các đặc tính giống hệt cây mẹ. Đồng thời có thể nhân giống nhanh chóng với số lượng lớn các dòng thực vật vô tính có các đặc tính di truyền có giá trị.
- Rút ngắn thời gian sinh trưởng ở một số cây có thời gian sinh trưởng dài, khó nhân giống có giá trị cao hoặc đang có nguy cơ tuyệt chủng… Tế bào sử dụng trong nuôi cấy thường được lấy từ cây trưởng thành, nên tuy cây tái sinh còn nhỏ nhưng tuổi tế bào của chúng đã trưởng thành, do đó khi đưa vào môi trường nuôi cấy thì thời gian trưởng thành, ra hoa của chúng được rút ngắn. Ví dụ: hoa lan có vòng đời từ khi nảy mầm đến khi ra hoa khoảng 7 năm, hoa lan nuôi cấy mô có thời gian từ khi ra vườn ươm đến khi ra hoa khoảng 3 năm [16].
- Thuận tiện cho các nghiên cứu tạo giống cây trồng bằng các phương pháp sinh học hiện đại như: xử lý bằng phóng xạ, hóa chất để gây đột biến, chuyển gen…
Bằng cách sử dụng phương pháp nuôi cấy mô, các yếu tố ngoại cảnh có thể được kiểm soát tốt hơn trong môi trường chọn lọc. Việc gây biến đổi di truyền và chọn lọc có thể tiến hành ở mức tế bào. Cây tái sinh mang tính trạng di truyền mới, ít xuất hiện thể khảm. Điều này đã rút ngắn đáng kể thời gian chọn lọc và hạn chế các biến dị soma trên thực vật khi tiến hành tạo giống [3]. Đồng thời, các nghiên cứu cũng cho thấy xử lý đột biến các mô nuôi cấy cho tần suất biến dị cao hơn, vì tế bào được tiếp xúc trực tiếp với các tác nhân gây đột biến.