不同的生物属种之间由于存在生殖隔离，所以会相对稳定地保持本种生物的遗传特征，“种瓜得瓜，种豆得豆”就是如此。即使我们把瓜和豆的雌、雄生殖细胞人为地放在一起，它们也不会发生融合。有些近缘物种的生殖细胞能够结合，这也是远缘杂交技术的原理，但成功率相对较低，且很容易导致子代不育。
而转基因技术打破了生殖隔离的限制，理论上可以把来自植物、动物、微生物的基因随意转移。人们是如何将目的基因引入到生物体中,并让其稳定表达，以出现所需性状的呢？科学家们先后发明了化学介导法、生物介导法和物理介导法等方法，其中在农作物上应用最广的是根癌农杆菌介导法和基因枪介导法。
根癌农杆菌介导法：用细菌把目的基因带入作物基因组
在转基因育种技术中，一种广泛应用的方法是农杆菌介导法。根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens， “tumefaciens”意为在植物上“产生冠瘿瘤”）是根瘤菌科（Rhizobiaceae）农杆菌属（Agrobacterium）中的一种细菌，生活在土壤中，是天然的“基因工程师”。它可以将体内的一部分遗传物质T-DNA（transferred DNA，转移DNA）插入植物的基因组中，容易引发双子叶植物（大豆、棉花等）的根茎生长出瘤组织。它也可以用于单子叶植物（小麦、玉米等）的基因转化，只是成功率较低。
农杆菌转化法中常用的目的基因载体来自“Ti质粒”（tumor inducing plasmid，致癌的质粒）。经过基因修饰，应用于转基因技术的Ti质粒与天然质粒的面貌有了很大不同。为使农杆菌侵染植物之后不再形成根茎瘤，科学家利用一些专用的工具酶，将原先位于质粒T-DNA区域上的合成生长激素、细胞分裂素和冠瘿碱的基因去除，再将目的基因整合进T-DNA区域，改造后的Ti质粒就可用来转化植物的组织和细胞了。
农杆菌转化法的操作过程非常“安静”，只要把植物的幼胚或者愈伤组织浸泡在特定的液体中，就能很快完成转化过程。那么，看似平静的液面之下，到底发生了什么呢？这种液体不是普通的水，其中不仅有农杆菌，还有用来增加植物组织伤口的药物。植物细胞受到药物破坏，就会产生一些分子扩散到周围的液体中，根癌农杆菌Ti质粒上的vir基因“感知”到这种分子信号，就会马上唤醒一连串基因进行表达，几种蛋白质相互配合，就能打破细胞壁和细胞膜的阻碍，进入植物的细胞中，并最终穿过核孔整合到植物的基因组中。而Ti质粒上除了T-DNA区域外的其他部分则都被挡在细胞之外。至此，携带着目的基因的农杆菌就不动声色地完成了转化植物基因的过程。
根癌农杆菌侵染植物细胞示意图
基因枪介导法：用基因“子弹”将目的基因打入作物基因组
用基因枪可以将目的基因“打”到生物细胞的遗传物质中去，从而获得转基因生物。被基因枪“打”过以后的细胞组织依然要保持存活，因此，对“子弹”和动力也有特殊的要求。
基因枪所用的“子弹”一般由极细的黄金粉末制成（也有用钨粉制成的），它们的粒径大约为0.5～1微米，每一个黄金颗粒表面都包裹着大量的携带目的基因的Ti质粒。
这些“黄金子弹”在一定压强的氦气的驱动下，随着“砰”的一声轻响，直击植物组织和细胞，细微的金粉便携带着重组Ti质粒进入了植物细胞。
基因枪就像一把霰弹枪，虽然在一个植物细胞中打入的重组Ti质粒数量（拷贝数）很大，但是目的基因插在植物DNA上的位点却是随机的，只有当重组的T-DNA进入细胞核，并且细胞染色体DNA的某处发生断裂，正好能形成一个合适的“缺口”，T-DNA才可能插到植物的DNA链中。
基因枪介导法和后期筛选示意图
A.基因枪对植物样品进行操作；B.目的基因被打入植物的遗传物质中；C.培养和筛选出成功转入目的基因的植株D.移栽到土壤中种植，直到结出籽粒。
筛选成功转基因的植株
无论是根癌农杆菌介导还是基因枪介导的转基因方法，其转化成功的细胞都是少数。而且相比于大量的未转化细胞，转化成功的细胞通常竞争力较弱。另外，即使转化成功的细胞，其“随机插入”的结果也未必是我们想要的。外来基因的插入位点有很多讲究。有时，插入的目的基因会发生断裂，功能不完整，那么目的基因就无法表达。植物的DNA中有一些区域不是基因表达的热点，如果外来基因插入到这些位置，也难以表达。如果目的基因插到了基因组重要的功能基因中，就会阻断这些功能基因的正常表达，植物生长也会受到影响，很容易导致植物组织死亡。那么，怎样才能找到我们所需的理想转基因植株呢？这还要靠之后繁杂的筛选和培育工作。
一般来说，除了生产所需的目的基因之外，转入细胞的DNA序列上还需要有标记基因，以供筛选需要。标记基因大致可分为负向筛选和正向筛选两类。负向筛选基因是指能够对抗生素、除草剂等物质产生抗性的基因，如新霉素磷酸转移酶基因。和目的基因一同被转入细胞基因组后，新霉素磷酸转移酶基因会让细胞产生对卡那霉素和新霉素的抗性。因此在转化产物的培养基中加入卡那霉素、新霉素后，成功转化的细胞能够存活，而未成功转化的细胞就会被杀死，从而筛选出成功转化的细胞。
正向筛选的基因是指高效利用某种物质的基因，如磷酸甘露糖异构酶基因，转入细胞基因组后，能让细胞利用6-磷酸甘露糖作为养料。因此对转化产物加入6-磷酸甘露糖后，成功转化的细胞长势良好，而未成功转化的细胞不能代谢6-磷酸甘露糖，生长受到抑制，从而筛选出成功转化的细胞。不过，虽然标记基因对筛选很有帮助，但在生产中这些基因大多没有价值。并且对标记基因及其产物的风险评估是非常昂贵且繁琐的过程。因此，在筛选出转化成功的细胞和植株后，有时需要使用一些生物技术手段去除标记基因。
成功转入目的基因的细胞发育为愈伤组织，随后愈伤组织被诱导分化，并再生为植株。将再生的植株移栽到土壤中栽培后，收获转基因种子，就得到了开展进一步工作的基础。此后再进行若干轮选育，最终得到转入基因稳定表达的植株品系，就样就完成了一个转基因品种的培育。
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