ความก้าวหน้าทางด้านอณูพันธุศาสตร์ หรือพันธุศาสตร์เชิงโมเลกุลได้รุดหน้าไปอย่างรวดเร็วและลึกซึ้งมากในช่วง ๓๐ กว่าปี ที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์สามารถวิเคราะห์หารายละเอียดต่างๆของหน่วยพันธุกรรมได้มากกว่ากรรมวิธีวิเคราะห์ทางพันธุศาสตร์แบบดั้งเดิมเอื้ออำนวยให้มีแนวทางการศึกษาวิเคราะห์หาองค์ประกอบ และการทำงานของสารพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตชั้นสูง ได้ผลดียิ่งขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งการพัฒนาทางด้านดีเอ็นเอเทคโนโลยี โดยอาศัยการเรียนรู้กระบวนการและกรรมวิธีการตัดต่อยีน ที่เกิดขึ้นในธรรมชาติ แล้วนำมาปรับปรุงประยุกต์ใช้ในห้องปฏิบัติการจนพัฒนาเป็นเทคนิคทางรีคอมบิแนนต์ดีเอ็นเอ (recombinant DNA) และด้านพันธุวิศวกรรม (genetic engineering) ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถโยกย้ายถ่ายโอนหน่วยพันธุกรรม เพื่อตกแต่ง ดัดแปลงองค์ประกอบทางพันธุกรรมหรือ จีโนมของสิ่งมีชีวิตบางชนิดได้อย่างรวดเร็ว สะดวกสบาย และตรงตามเป้าหมายที่ต้องการ
ปรากฏการณ์ตัดต่อยีนตามธรรมชาติ ที่ทำให้เกิดผลลัพธ์เป็นรีคอมบิแนนต์ดีเอ็นเอ ได้ถูกนำมาปรับปรุงประยุกต์ใช้เป็นเทคนิค ที่มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการถ่ายโอนพันธุกรรมในพืช (ดังแสดงในภาพ) โดยการใช้ดีเอ็นเอที่อยู่ในรูปแบบของทีไอพลาสมิด (Ti plasmid) ซึ่งอยู่ในเซลล์แบคทีเรียชนิด Agrobacterium tumefaciens เพื่อทำหน้าที่เป็นพาหะหรือเวกเตอร์ (vector) โดยแยกเอาพลาสมิดนี้ออกมาจากเซลล์แบคทีเรีย ในขณะเดียวกันก็สกัดเอาดีเอ็นเอบริสุทธิ์ที่เป็นยีนที่เราต้องการออกจากเซลล์พืชเป้าหมาย แล้วนำไปถ่ายโอนตัดต่อให้เข้าไปอยู่ในพลาสมิดที่แยกออกมาแล้วในตำแหน่งที่กำหนดไว้ จนได้ผลลัพธ์ที่เรียกว่า รีคอมบิแนนต์ทีไอพลาสมิด (recombinant Ti plasmid) จากนั้นจึงนำเอาพลาสมิดที่ได้รับการถ่ายโอนยีนแล้วนี้ใส่เข้าไปในเซลล์แบคทีเรีย และนำเซลล์แบคทีเรียนี้ไปขยายพันธุ์เพิ่มจำนวน เพื่อให้ได้ยีนที่ต้องการในปริมาณมาก ขึ้นโดยกรรมวิธีการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ ที่เรียกว่า การลอกแบบพันธุกรรม หรือโคลนนิง (cloning) และนำสายพันธุ์แบคทีเรีย ที่โคลนนิงไว้นี้มาแยกเอารีคอมบิแนนต์ทีไอพลาสมิดออกมา แล้วนำไปใส่ในเซลล์พืชเป้าหมายเพื่อให้เกิดกระบวนการโยกย้ายถ่ายโอนตัดต่อยีนที่ต้องการเข้าไปในโครโมโซมของพืชนั้น (ดังแสดงในแผนภาพถ่ายโอนตัดต่อยีนที่ต้องการไปสู่พืชเป้าหมาย) ต่อจากนั้นจึงนำพืชที่ได้รับการตัดแต่งดัดแปลงพันธุกรรมแล้ว (Genetically Modified crop = GM crop หรือพืชจีเอ็ม) ไปขยายพันธุ์ตามกระบวนการปกติจนได้สายพันธุ์พืชจีเอ็มที่มียีนเป้าหมายตามความต้องการ การสร้างสายพันธุ์ข้าวทองโดยการใช้เทคนิครีคอมบิแนนต์ดีเอ็นเอก็สามารถทำได้เช่นเดียวกัน แต่ในกรณีของการตัดแต่งดัดแปลงพันธุกรรมพืชจำเป็นต้องใช้พลาสมิดของเซลล์แบคทีเรียเป็นพาหะนำพาหน่วยพันธุกรรมที่ต้องการถ่ายโอนไปให้เซลล์พืชเป้าหมาย ซึ่งเริ่มต้นด้วยการใช้เอนไซม์ตัดเอา เฉพาะหน่วยพันธุกรรมที่มีสมบัติควบคุมการสร้างสารบีตาแคโรทีน (beta-carotene) ซึ่งเป็นสารเริ่มต้นตัวสำคัญในกระบวนการสังเคราะห์วิตามินเอ ออกมาพร้อมกับโปรโมเตอร์ (promoter) ที่มีบทบาทในการแสดงออกของยีนที่ต้องการนั้นจากต้นแดฟโฟดิล (daffodil) พร้อมกันนั้นก็ตัดเอาหน่วยพันธุกรรมที่ต้องการจากแบคทีเรียชนิด Erwinia uredovora จากนั้นจึงนำหน่วยพันธุกรรมต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการสร้างสารบีตาแคโรทีน ไปถ่ายโอนฝากไว้ในพลาสมิดของแบคทีเรียชนิด Agrobacterium tumefaciens ซึ่งจะทำหน้าที่เป็นพาหะนำพันธุกรรมเหล่านี้ถ่ายโอนต่อไปให้เอ็มบริโอข้าว โดยนำแบคทีเรียพาหะนี้ไปใส่ผสมในจานเพาะเลี้ยงเอ็มบริโอข้าว เพื่อให้แบคทีเรียพาหะนี้ติดเชื้อเข้าไปในเอ็มบริโอข้าว ซึ่งจะนำไปสู่การถ่ายโอนตัด ต่อหน่วยพันธุกรรมที่เราต้องการเหล่านั้นโดยกระบวนการธรรมชาติภายในเอ็มบริโอข้าวต่อไป ส่งผลให้เกิดเอ็มบริโอข้าวที่ตัดแต่ง พันธุกรรม (genetically engineering embryo) หรือเอ็มบริโอถ่ายโอนพันธุกรรม (transgenic embryo) ที่มียีนควบคุมการสังเคราะห์สารบีตาแคโรทีนเรียบร้อย และปล่อยให้เอ็มบริโอ ถ่ายโอนพันธุกรรมนั้นเจริญเติบโตจนเป็นเมล็ดข้าว แล้วนำไปเพาะปลูกจนได้สายพันธุ์ข้าวที่มียีนที่ต้องการดังกล่าว จากนั้นจึงนำพันธุ์ข้าวถ่ายโอนพันธุกรรมนี้ไปผสมพันธุ์ตามปกติกับสายพันธุ์ข้าวท้องถิ่น ที่สามารถเจริญเติบโตได้ดีในสภาพแวดล้อมของท้องถิ่น เพื่อคัดเลือกสายพันธุ์ข้าวทองหรือพันธุ์ข้าวจีเอ็มที่มีพันธุกรรมควบคุมการสังเคราะห์บีตาแคโรทีนได้ตามวัตถุประสงค์ เพื่อช่วยแก้ปัญหาประชากรโลกที่ขาดแคลนอาหารที่มีวิตามินเอได้อย่างมีประสิทธิผล ยิ่งขึ้น
