การถ่ายทอดยีน 

      เทคนิคการถ่ายทอดยีนเข้าสู่พืชเป็นวิธีการสำคัญในการเปลี่ยนแปลงลักษณะทางพันธุกรรมของพืชให้แสดงออกในลักษณะทางพันธุกรรมตามที่ต้องการโดยวิธีส่งถ่ายสารพันธุกรรมจากภายนอกเข้าสู่เซลล์เป้าหมาย สารพันธุกรรมที่ทำการส่งถ่ายเกิดการแทรกเข้าเชื่อมต่อกับโครโมโซมของเซลล์หรือเนื้อเยื่อเป้าหมายและเกิดการแสดงออกในลักษณะทางพันธุกรรมที่สารพันธุกรรมเหล่านั้นควบคุมรวมทั้งมีความสามารถในการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมนั้นต่อไปยังรุ่นลูกเหมือนในพืชปกติได้ พืชที่ได้รับยีนจากแหล่งอื่นเข้าไปในส่วนของจีโนมและสามารถแสดงลักษณะทางพันธุกรรมที่ยีนนั้นควบคุม เรียกว่า พืชแปลงพันธุ์ (transgenic plants) 
      พืชแปลงพันธุ์ได้เริ่มเข้ามามีบทบาทสำคัญในการผลิตพืชปลูกหลายชนิดให้มีคุณลักษณะที่ดีขึ้นรวมทั้งการลดข้อจำกัดของวิธีการปรับปรุงพันธุ์แบบดั้งเดิม เช่น การผสมพันธุ์พืช (hybridization) และการชักนำให้เกิดการกลายพันธุ์ (mutation) ซึ่งต้องใช้ระยะเวลายาวนานในการปฏิบัติและลักษณะที่แสดงออกภายนอกเป็นการแสดงออกของยีนจากภายในจึงมักพบอิทธิพลจากการข่มการแสดงออกของยีนในลักษณะต่าง ๆ  ทำให้เกิดปัญหาในการปรับปรุงพันธุ์รวมถึงมีโอกาสที่จะได้ลักษณะทางพันธุกรรมที่ไม่ต้องการร่วมเข้ามาด้วย จากความหลากหลายทางพันธุกรรมที่ลดลงก่อให้เกิดปัญหาที่ไม่สามารถหาพืชตระกูลใกล้เคียงกับพืชปลูกมาใช้เพื่อการผสมในระบบการปรับปรุงพันธุ์  นอกจากนี้ลักษณะทางการเกษตรบางประการ เช่น ความต้านทานต่อโรคและแมลง ความต้านทานต่อสภาวะแวดล้อมที่ไม่เหมาะสมปรากฏอยู่ในพันธุ์พืชป่าหรือในสิ่งมีชีวิตชนิดอื่นที่มีลักษณะทางพันธุกรรมห่างจากพันธุ์พืชที่นำมาปรับปรุงจึงไม่สามารถใช้วิธีการผสมพันธุ์พืชเพื่อผลิตพืช ให้มีลักษณะที่ตรงตามความต้องการได้  พืชดัดแปลงพันธุกรรมจึงได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อจุดมุ่งหมายในการเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติมหรือตัดทอนลักษณะบางประการของต้นพืชโดยการแทนที่ด้วยยีนควบคุมลักษณะทางพันธุกรรมที่ต้องการทั้งที่ได้จากพืชในตระกูลเดียวกันหรือพืชต่างตระกูลกับพืชปลูกที่ต้องการดัดแปลงพันธุกรรม รวมทั้งยีนจากสิ่งมีชีวิตอื่นทำให้ได้พืชปลูกที่มีลักษณะตามต้องการในเวลาอันรวดเร็วและไม่มีผลกระทบจากยีนที่ไม่ต้องการเหมือนกับการใช้วิธีการปรับปรุงพันธุ์แบบเดิม 
      ยีนควบคุมลักษณะทางพันธุกรรมที่นำมาใช้ในกระบวนการส่งถ่ายยีนสามารถแบ่งออกเป็น ๒ กลุ่ม กลุ่มแรก คือ ยีนเพื่อการเพิ่มผลผลิตซึ่งเป็นยีนในกลุ่มที่ช่วยส่งผลต่อการเพิ่มปริมาณของผลผลิต เช่น ยีนต้านทานการเข้าทำลายของโรคและแมลงและยีนสร้างความทนทานต่อสภาพแวดล้อมบางชนิด กลุ่มที่ ๒ คือ ยีนเพื่อการปรับปรุงคุณภาพของผลผลิตซึ่งเป็นยีนในกลุ่มที่ช่วยปรับปรุงคุณภาพของผลผลิต เช่น ยีนชะลอการสุกแก่ของผลไม้และยีนเพิ่มปริมาณแป้งและน้ำตาล 

การส่งถ่ายยีนเข้าสู่พืชสามารถปฏิบัติได้หลายวิธี  ขึ้นอยู่กับชนิดและเนื้อเยื่อของพืชที่นำมาใช้ในการส่งถ่ายยีน อาจแบ่งออกเป็น ๒ วิธีการใหญ่ ๆ คือ 

ก. การส่งถ่ายยีนโดยตรง 

      เป็นวิธีการส่งถ่ายยีนที่ต้องการเข้าสู่เนื้อเยื่อพืชเป้าหมายโดยตรง เช่น การส่งถ่ายยีนโดยใช้กระแสไฟฟ้า (electroporation) การส่งถ่ายยีนโดยใช้เข็มฉีด (microinjection) การส่งถ่ายยีนโดยใช้เครื่องยิงอนุภาค (biolistic technique) 

ข. การส่งถ่ายยีนโดยใช้พาหะ 

      เป็นวิธีการส่งถ่ายยีนที่ต้องการโดยส่งถ่ายเข้าไปในพาหะ เช่น แบคทีเรียหรือไวรัส ก่อนอาศัยกลไกของพาหะนำพายีนที่ต้องการเข้าสู่เนื้อเยื่อพืชเป้าหมาย เช่น การส่งถ่ายยีนโดยใช้แบคทีเรีย Agrobacterium (Agrobacterium mediated gene transfer)  วิธีการส่งถ่ายยีนเข้าสู่พืชที่นิยมปฏิบัติในปัจจุบันและประสบความสำเร็จในการถ่ายทอดยีนควบคุมลักษณะทางพันธุกรรมต่าง ๆ เข้าสู่พืชปลูกหลายชนิด ได้แก่ การส่งถ่ายยีนโดยใช้แบคทีเรียและการส่งถ่ายยีนโดยใช้เครื่องยิงอนุภาค

๑. การส่งถ่ายยีนโดยใช้แบคทีเรีย Agrobacterium 
      การส่งถ่ายยีนโดยใช้แบคทีเรีย เป็นวิธีการนำยีนที่ต้องการเข้าสู่เซลล์พืชและเกิดกระบวนการเชื่อมต่อระหว่างสารพันธุกรรมที่ทำการส่งถ่ายกับจีโนมของพืชโดยอาศัยกลไกการเข้าทำลายพืชของแบคทีเรียในดิน ที่ชื่อว่า Agrobacterium tumefaciens ซึ่งเป็นแบคทีเรียที่เข้าบุกรุกและเข้าทำลายพืชทางบาดแผลเป็นเชื้อสาเหตุของอาการปุ่มปม (crown gall) บริเวณลำต้นของพืชใบเลี้ยงคู่หลายชนิด  จากความสามารถในการส่งถ่ายชิ้นส่วนดีเอ็นเอที่ทำให้เกิดโรคที่อยู่บนดีเอ็นเอพิเศษมีลักษณะเป็นวงแหวนขนาดเล็กภายในเซลล์ที่เรียกว่า Ti พลาสมิด (Tumour inducing plasmid) เข้าสู่เซลล์พืชบริเวณบาดแผลชิ้นดีเอ็นเอจะเข้าเชื่อมต่อกับดีเอ็นเอบนโครโมโซมพืชทำให้เซลล์พืชเกิดการเจริญเติบโตที่ผิดปกติ  การส่งถ่ายยีนเข้าสู่พืชโดยใช้แบคทีเรีย Agrobacterium ทำโดยการแทนที่ยีนที่ก่อโรคด้วยยีนควบคุมลักษณะที่ต้องการแล้วให้แบคทีเรีย Agrobacterium ทำการส่งถ่ายเข้าสู่พืชเพื่อให้เกิดการแสดงออกในลักษณะตามที่ต้องการ 

๒. การส่งถ่ายยีนโดยการใช้เครื่องยิงอนุภาค 
      การส่งถ่ายยีนโดยการใช้เครื่องยิงอนุภาคเป็นวิธีการส่งถ่ายยีนเข้าสู่พืชด้วยวิธียิงยีนเข้าสู่เซลล์  ยีนที่ใช้จะนำมาเคลือบไว้บนอนุภาคโลหะขนาดเล็ก เช่น อนุภาคทองคำหรืออนุภาคทังสเตนซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวนำยีนเข้าสู่เซลล์โดยใช้แรงผลักดันจากแหล่งต่าง ๆ เช่น แรงขับจากดินปืน แรงขับจากกระแสไฟฟ้า หรือแรงดันของก๊าซ ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวผลักดันอนุภาคโลหะเข้าสู่เนื้อเยื่อเป้าหมาย ผ่านผนังเยื่อหุ้มเซลล์ภายใต้สภาวะสุญญากาศและเกิดการเชื่อมต่อระหว่างยีนที่ต้องการกับโครโมโซมของเซลล์เป้าหมาย  วิธีการส่งถ่ายยีนโดยการใช้เครื่องยิงอนุภาคเป็นวิธีที่พัฒนาขึ้นเพื่อใช้ในการส่งถ่ายยีนเข้าสู่พืชสำคัญบางชนิด เช่น กลุ่มพืชใบเลี้ยงเดี่ยวที่ไม่ตอบสนองต่อการส่งถ่ายยีนด้วยแบคทีเรีย Agrobacterium