將從動物、植物或微生物中分離到的目的基因，利用DNA重組技術整合到另一種植物的基因組中，使之穩定遺傳並賦予受體植物新的特性，如增加糧食作物的產量、表達新的藥用蛋白質或改變蛋白質的組成，以及提高受體植物的抗病和抗逆性等。這種利用基因工程技術獲得的新植物品種就是轉基因植物。
自1983年首次獲得轉基因植物以來，轉基因技術發展十分迅速，科學家們已在多種植物中實現了基因轉移，包括糧食作物、經濟作物、蔬菜、瓜果、花卉及泡桐、楊樹等造林樹種。在世界上已有多例轉基因植物批準進入田間試驗，有些轉基因產品，如轉抗除草劑大豆已進入市場。通過基因工程改良作物品種在未來的農業生產中日益顯示出巨大潛力。
植物基因工程技術主要內容包括：目的基因的分離、植物細胞的遺傳轉化和轉基因植物的鑒定等。
10.1目的基因的分離和鑒定
植物基因分離方法都是依據基因的核苷酸序列、基因在染色體上的位置、基因編碼的mRNA和基因的功能等基本特性創建的，在不同條件下運用這些特性的一種或者多種而產生了多種有效分離目的基因的策略。
10.1.1人工合成
通過對表達產物的分析和測序，可以預測目的基因的核苷酸序列，人工合成基因的DNA全序列。其優點是所合成的是單基因，能夠根據需要合成突變基因，缺點是費用高。目前這種方法主要用於一些突變基因的合成等。
10.1.2序列克隆法
1.根據已知基因的序列
如果已經從植物或微生物中分離到一個基因，可以根據該基因的序列從親緣關係較近的另一種植物中分離這個基因。分離方法主要有2種，一是根據已知基因序列設計一對寡核苷酸引物，以待分離此基因的植物核DNA或cDNA為模板，進行PCR擴增，對擴增產物進行測序，並與已知基因序列進行同源性比較，確認是否為待分離的基因；二是用已知基因的保守序列製備探針，篩選待分離基因的植物核DNA或cDNA文庫，再對陽性克隆進行測序，並與已知基因序列進行同源性比較，最後經轉化鑒定是否為待分離的基因。利用這種方法已分離許多植物基因，如花形態建成有關基因等。
2.根據DNA測序結果
利用表達序列標簽（expressed sequence tagging，EST）尋找新基因，即從組織或細胞特異性的cDNA文庫中隨機挑選克隆並進行5′端或（和）3′端部分序列（EST，約400bp)的測定。
通過檢索Gene Bank 等數據庫，就可了解所測序列及其氨基酸序列是否與已知序列具有同源性，從而發現新基因。
10.1.3功能克隆法
1.根據基因表達的蛋白質
根據已知的生化缺陷或特征確認與該功能有關的蛋白質，再分離純化這一蛋白並製備相應抗體；或測定其氨基酸序列，推測可能的mRNA序列，根據mRNA序列設計相應的核苷酸探針或寡核苷酸引物，利用抗體或核苷酸探針篩選核DNA文庫或cDNA文庫，也可利用寡核苷酸引物對核DNA或cDNA進行PCR擴增。通過對陽性克隆或PCR擴增產物的序列分析鑒定分離基因。
2.根據基因的表型突變互補和反義mRNA技術
許多研究表明，植物的許多基因可與細菌和酵母的突變體互補，如來自擬南芥的cDNA文庫可與酵母的8個營養缺陷突變體互補。因此，能夠通過功能互補這一表型特點來克隆有關基因。陳受宜等利用大腸杆菌脯氨酸缺陷型菌株，采用營養互補缺陷法分離到黑麥、水稻與脯氨酸合成有關的基因片段。但利用此法分離基因需做大量轉化工作，且轉化細胞中突變體頻率較低。反義mRNA技術是先建立能夠反義表達的mRNA，然後獲得轉基因植株，根據轉基因植株表型的變異，以鑒定某個基因的功能。
3.轉座子或T‐DNA標簽法
當轉座子插入植物基因組某個基因或其鄰近位置時，插入位置上的基因可能失活並誘導產生突變型，或在插入位置上出現新基因。通過遺傳分析可以確定某基因的突變是否由轉座子引起，由轉座子引起的突變可以轉座子DNA為探針，從突變體植株的基因組DNA文庫中篩選到突變的基因，再利用這部分序列從野生型基因文庫中獲得完整的基因。該法缺點是需要創建轉座子插入突變庫，並進行篩選鑒定。