Кле́точная селе́кция расте́ний, отбор самоклональных вариаций или индуцированных мутантов in vitro на клеточном уровне в селективных условиях с последующей регенерацией растений. Преимуществом отбора in vitro по сравнению с традиционной селекцией является возможность проводить в лабораторных условиях селекционные и генетические манипуляции с миллионами генотипов в малом объёме. Селекция растений на клеточном уровне позволяет экономить значительные ресурсы и средства, избежать негативного влияния биотических и абиотических факторов среды, ускорить срок создания нового сорта. В клеточной селекции отбор мутантов на клеточном уровне имеет преимущество по сравнению с аналогичным отбором, проводимым на организменном уровне. Недостатком клеточной селекции является невозможность проведения на клеточном уровне селекционного отбора по комплексу признаков, а также некоторое несоответствие полученных результатов на клеточном уровне с оценкой растений при проведении полевых испытаний. Методы биотехнологии не заменяют селекционный процесс, а служат его дополнением для повышения эффективности и ускорения результативности.

Все операции, связанные с проведением клеточной селекции, можно разделить на несколько этапов:

• получение каллуса;

• культивирование в неселективных средах;

• инкубация в селективных условиях;

• отбор выживших клонов;

• регенерация растений;

• проверка устойчивости растений;

• размножение устойчивых растений;

• проверка устойчивости потомства.

На завершающем этапе биотехнологического процесса исследования по размножению устойчивых растений и проверке устойчивости потомства проводятся уже в полевых условиях. Селекционный материал, показавший стабильное наследование на растениях улучшенных признаков, передают селекционерам и включают в дальнейший селекционный процесс.

Вегетативно размножаемые растения (картофель, декоративные луковичные, древесные культуры) при длительном клонировании вегетативным способом способны накапливать точковые мутации в соматических клетках. Растения-клоны, несущие различные соматические мутации, становятся химерными; такое явление изменчивости клеточных линий и растений-регенерантов называют сомаклональной вариабельностью (изменчивостью). Селекционерами созданы различные сорта вегетативно размножаемых растений, на основе которых выделены мутантные генотипы с улучшенными свойствами и признаками, успешно выращиваемые в течение многих лет. В популяции клеток, культивируемых в питательной среде, возможно возникновение сомаклональной изменчивости, приводящей к спонтанным мутациям. Использование селективных сред позволяет отобрать обладающие нужными свойствами мутантные клетки и получить из них клеточную линию, с последующей её регенерацией до растения. Имеется ряд направлений клеточной селекции, позволяющих целенаправленно получать растения-регенеранты с хозяйственно важными признаками – устойчивостью к гербицидам, к стрессовым факторам, некоторым заболеваниям, обладающих сверхпродукцией незаменимых аминокислот. В отношении цитогенетической целостности некоторые специализированные ткани менее стабильны в сравнении с меристемными клетками взрослого растения, поэтому в среде с культурой клеток возможно проявление хромосомной вариабельности. В большинстве случаев это явление полисоматии, анеусоматии и химеризма. При получении культуры клеток из эксплантатов, содержащих изменённые клетки, возможна их дедифференциация, когда дифференцированная клетка вновь становится эмбриональной. Такие клетки приобретают способность к делению, и в результате вторичной дифференциации происходит регенерация изменённых растений. Изменчивость клеток может возникать и в процессе их культивирования in vitro. Длительное пассирование культур способствует повышению генетического разнообразия клеток и растений-регенерантов. В качестве возможных генетических механизмов возникновения сомаклональных вариантов рассматривают следующие:

• грубые кариологические изменения (полиплоидию и анеуплоидию, крупные перестройки хромосом);

• криптические, незаметные при цитологическом анализе, хромосомные перестройки (мелкие делеции, дупликации, транслокации, инверсии);

• точковые мутации;

• перемещения мобильных генетических элементов;

• амплификацию и редукцию генов;

• митотический кроссинговер.

Клеточные культуры могут испытывать изменчивость эпигенетического характера, которая стабильно передаётся дочерним клеткам, но не проявляется у растений-регенерантов или у их полового потомства. В отдельных случаях отбор клеток с сомаклональной вариабельностью можно проводить визуально (по форме, окраске, размеру).