自然界中存在的基因转移和基因重组现象，为动植物的转基因育种奠定了生物学基础。转基因的研究就是从自然界中一种名为“农杆菌”的生物学习来的。农杆菌是普遍存在于土壤中的一种细菌，是天生的转基因高手。例如，土壤中的根癌农杆菌，携带有一种染色体外的可以自主复制的特殊DNA分子（Ti质粒，即肿瘤诱导质粒），含有致瘤基因，在自然条件下能侵染植物的伤口部位，进入植物细胞，然后将自身的一段DNA（T-DNA，即转移DNA）插入植物的基因组中，并诱导植物产生瘤状物。我们平时看到许多树干上鼓起的一个个大包，有些可能是树木遭受物理性损伤，如挤压、砍伐等，由于筛管的断裂造成局部营养过剩而引发的；有些可能就是根癌农杆菌的“杰作”。科学研究发现，早在8000年前，甘薯的基因组里就含有土壤农杆菌的基因成分，可以说，甘薯是目前为止最古老的天然转基因植物。
既然自然界中可以实现基因在生物体或物种之间的转移和重组，产生转基因生物，那么，在实验室中可不可以通过体外的基因重组，实现外源基因在另一种生物中的复制和表达呢？从20世纪40年代起，一系列重大生物工程技术的诞生，为实现体外的基因重组提供了理论基础和技术支撑。
常规的植物转基因实验就是借助现代生物工程技术，利用农杆菌的天然转基因能力实现的。简单地说，就是将一种生物的一个或多个优良基因进行分离后，连接到农杆菌的DNA分子中，利用农杆菌将这些优良基因插入到另外一种植物的基因组中，并实现表达，经筛选得到具有期望性状的转基因植株。
