根据植物细胞全能性学说，植物的器官、组织、细胞甚至是去除了细胞壁的原生质体都可以进行离体培养，称为广义的植物组织培养。植物组织培养技术可应用于优良品种的快速繁殖、病毒的脱除、单倍体育种、种质资源的保存及遗传转化等方面，其中离体快繁和脱毒应用多，效果也明显。
对于一些常规繁殖困难的植物，通过组织培养不仅大大加快了它们的繁殖速度，而且繁殖过程不受季节和时间的限制，在短时间内可以获得大量遗传性状一致的幼苗。多种植物如兰花、康乃馨、香蕉、草莓等已经应用于组培工厂化生产中，并取得了良好的经济效益。
许多植物的母体植株受到病毒的侵染后，会通过无性繁殖的方式传递给下一代，造成产量和品质的严重下降，如柑橘的衰退病和黄龙病、葡萄的扇叶病、草莓的病毒病及马铃薯的退化病等曾使许多国家的农业生产遭受巨大的损失。目还没有治疗植物病毒病的有效药物，但在感病植株大小约为0.3～0.5mm的茎尖中却几乎不存在病毒，因此可以通过微茎尖离体培养来获得脱毒苗，这种方法也已应用到实际生产中。
(2)植物次生代谢产物生产
随着野生植物资源的破坏和日益短缺，通过传统的分离提取方法制备食品添加剂、杀虫剂、精细化工产品等次生代谢产物已满足不了市场的需求，利用植物细胞生物反应器大规模培养技术生产产品成为缓解这一矛盾的有效途径。如从红豆杉悬浮细胞培养液中可提取抗癌药物紫杉醇；从紫草细胞中可以提取治疗烧伤和痔疮的紫草宁；从青蒿细胞培养物中提取治疗疟疾的青 蒿素；培养甜叶菊细胞可提取甜度高的天然甜味剂，用于食品添加剂；万寿菊的培养细胞中可以分离农药噻吩烷；通过银胶菊液体悬浮细胞大规模生产提取橡胶等。

(3)疫苗和干扰素
疫苗是动物细胞大规模生产技术应用为成熟的一种产品，是预防乙肝、百日咳、乙脑和狂犬病等传染病的有效药物。根据制备方法不同，疫苗可分为灭活疫苗、减毒活疫苗、基因重组疫苗和核酸疫苗。目我国生产的乙肝疫苗均为基因重组疫苗，即通过基因工程技术，将乙型肝炎表面抗原的基因片段导入到仓鼠卵巢细胞内，进行细胞大规模培养后，从培养液中分离纯化乙肝表面抗原，然后加入氢氧化铝制成成品。也可构建含有乙肝表面抗原基因的重组质粒，转化到酵母细胞中大量培养，从产物中纯化乙肝疫苗。
干扰素是一组具有多种功能的活性蛋白质，可以从白细胞、成纤维母细胞、T细胞或重组细胞的大规模培养产物中制取。在医学中是治疗慢性乙肝、丙肝等疾病的抗病毒类药物。它本身并不能直接灭活病毒，但糖蛋白具有多种生物活性，在组织细胞受到病毒侵染后，能够调节机体免疫应答系统作用，抑制病毒的复制，使血清转氨酶恢复正常，达到治疗的目的。
(4)干细胞
干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞，包括胚胎干细胞和成体干细胞。胚胎干细胞指具有分化发育为几乎所有类型组织和细胞能力的细胞，主要由早期胚胎中获得，所以在伦理方面存在很大争议，目只处于实验研究阶段。成体干细胞指成体组织内具有分化成一种或一种以上类型组织和细胞能力的未成熟细胞，虽然成体干细胞只能分化为特定的细胞或组织，但由于来源丰富，体外诱导条件也相对成熟，因此在临床治疗中得到了广泛的应用。
干细胞经过培养后分化形成的特异细胞，可以用于组织和器官的修复再生。如用神经干细胞治疗神经变性疾病帕金森综合征，用胰岛干细胞治疗糖尿病，利用心肌干细胞修复坏死的心肌等。此外，通过胚胎干细胞和基因治疗相结合的技术，可以矫正缺陷基因。当发现早期胚胎由于某种基因的缺陷将会导致基因缺陷病时，就可以收集部分胚胎干细胞，通过基因工程技术用正常的基因取代干细胞中的缺陷基因，再将修复的胚胎干细胞嵌入到胚胎中，可以生产出正常的婴儿。由于干细胞可以治疗多种传统医学方法不能治疗的疑难杂症，因此成为生命科学中的一个研究热点，有着广泛的应用景。

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