Thực vật học
Di truyền học

Bài chi tiết: Di truyền học thực vật
Một bảng Punnett miêu tả một phép lai giữa hai giữa hai cây đậu Hà Lan dị hợp tử với những bông hoa màu tím (B) và trắng (b)
Sự di truyền ở thực vật tuân theo những nguyên tắc cơ bản của di truyền giống như ở các sinh vật đa bào khác. Gregor Mendel khám phá ra các luật di truyền bằng việc nghiên cứu đặc điểm di truyền của kiểu hình cây Pisum sativum (đậu Hà Lan). Những gì Mendel rút ra từ nghiên cứu thực vật đã mang lại những lợi ích ảnh hưởng sâu rộng bên ngoài thực vật học. Tương tự, "gen nhảy" được Barbara McClintock phát hiện trong lúc bà nghiên cứu ngô. Tuy nhiên, có một vài nét khác biệt về mặt di truyền để phân biệt giữa thực vật và những sinh vật khác.
Ranh giới loài ở thực vật có thể kém hơn ở động vật, và phép lai khác loài thường dễ xảy ra. Một ví dụ điển hình là bạc hà Âu, Mentha × piperita, một phép lai bất thụ giữa bạc hà nước và bạc hà Mentha spicata. Nhiều giống lúa mì trồng trọt là kết quả của nhiều phép lai giữa và trong loài, giữa loài hoang dã và các giống lai của chúng. Thực vật có hoa lưỡng tính thường có cơ chế tự tương khắc hoạt động giữa phấn hoa và đầu nhụy để cho hạt phấn không rơi vào đầu nhụy hoặc không thể nảy mầm và tạo giao tử đực. Đây là một trong nhiều cách mà thực vật sử dụng để thúc đẩy giao phấn. Ở nhiều thực vật trên cạn, giao tử đực và cái được tạo ra bởi những cá thể riêng biệt. Những loài này được xem là phân tính khi nhắc tới thể bào tử của thực vật có mạch, và lưỡng tính khi nhắc đến thể giao tử rêu.
Không giống động vật bậc cao (hiếm trinh sản), sinh sản vô tính có thể xảy ra ở thực vật theo nhiều cơ chế khác nhau. Sự hình thành thân củ ở khoai tây là một ví dụ. Đặc biệt ở những môi trường sống Bắc Cực hoặc núi cao (hiếm cơ hội để động vật thụ tinh cho hoa), cây non hoặc thân hành có thể phát triển thay cho hoa, thay thế sinh sản hữu tính bằng sinh sản vô tính và làm phát sinh những quần thể vô tính giống với bố mẹ về mặt di truyền. Đây là một trong nhiều loại sinh sản vô phối xảy ra ở thực vật. Sinh sản vô phối cũng có thể xảy ra trong hạt, tạo ra một hạt chứa phôi giống bố mẹ về mặt di truyền.
Hầu hết sinh vật sinh sản hữu tính là lưỡng bội với những chiếc nhiễm sắc thể tồn tại thành cặp tương đồng. Bộ nhiễm sắc thể có thể sai sót trong quá trình phân bào. Tình trạng này có thể xảy ra sớm trong quá trình phát triển phôi tạo ra cơ thể tự đa bội hoàn toàn hoặc một phần, hoặc trong các quá trình biệt hóa tế bào thông thường nhằm tạo ra một số loại tế bào đa bội (thể nội đa bội), hoặc trong lúc hình thành giao tử. Một thực vật thể dị đa bội có thể ra đời từ một phép lai giữa hai loài khác nhau và sau đó được đa bội hóa. Cả thực vật tự đa bội và dị đa bội đều có thể sinh sản bình thường, song không thể phối chéo thành công với quần thể bố mẹ vì có sự không tương thích trong bộ nhiễm sắc thể. Những thực vật này bị cách li sinh sản khỏi loài bố mẹ dù sống trong cùng khu vực địa lý, có thể đủ thành công để hình thành một loài mới. Một số thể đa bội bất thụ khác ở thực vật có thể vẫn sinh sản sinh dưỡng hoặc hình thành những quần thể vô tính gồm các cá thể giống hệt nhau nhờ hình thức sinh sản vô phối ở hạt. Lúa mì cứng là một thể dị tứ bội bất thụ, trong khi lúa mì thông thường là một thể dị lục bội. Chuối thương mại là một ví dụ về thể tam bội bất thụ không hạt. Cây bồ công anh thông thường là thể tam bội tạo các hạt vô tính. Giống như ở các sinh vật nhân thực khác, di truyền ở các bào quan ty thể và lục lạp ở thực vật không theo quy luật di truyền Mendel. Lục lạp được di truyền thông qua cây đực ở thực vật hạt trần song thường qua cây mẹ ở thực vật có hoa.