ลักษณะทางพันธุกรรมของพืชถูกควบคุมด้วยพฤติกรรมของ "โครโมโซม" และ "ยีน" ซึ่งอยู่ใน "นิวเคลียส" หรือศูนย์ชีวิตของเซลล์ทุกเซลล์ที่ประกอบกันขึ้นเป็นส่วนต่าง ๆ ของต้นพืช
พืชแต่ละชนิดจะมีจำนวนโครโมโซมในเซลล์เจริญเติบโตจำนวนคงที่เท่ากันทุกเซลล์และเป็น ๒ เท่า (2n) ของจำนวนโครโมโซมในเซลล์สืบพันธุ์ (n) เช่น ข้าว มีจำนวนโครโมโซม (2n) = ๒๔ และข้าวโพดมีจำนวนโครโมโซม = ๒๐ เป็นต้น
"ยีน" เป็น "หน่วยกรรมพันธุ์" ซึ่งควบคุมลักษณะแต่ละลักษณะของพืช และอยู่ในโครโมโซมในตำแหน่งที่แน่นอน ลักษณะทั้งภายนอกและภายในของพืชแต่ละต้นจะแตกต่างกันไป หรือคล้ายคลึงกัน ขึ้นอยู่กับชนิดและจำนวนของ "ยีน" ในโครโมโซมของพืชนั้น ๆ
เมื่อพืชมีอายุถึงระยะสืบพันธุ์ เซลล์เชื้อตัวผู้ที่เกสรตัวผู้ และเซลล์ไข่ที่เกสรตัวเมียซึ่งเป็นเซลล์สืบพันธุ์จะแบ่งตัวเองและลดจำนวนโครโมโซมเหลือเพียงครึ่งเดียวของเซลล์เจริญเติบโตตามปกติ ดังนั้น เมื่อต้นพืชผสมพันธุ์กันเซลล์เชื้อตัวผู้และเซลล์ไข่จะผสมกันจนเกิดเป็นเซลล์ของพืชชั่วลูกที่มีจำนวนโครโมโซมเท่ากับจำนวนโครโมโซมของพืชชนิดนั้นเหมือนเดิมและจะเจริญพัฒนาต่อไปเป็นเมล็ดพืชและเจริญเติบโตเป็นต้นพืชชนิดนั้นในที่สุด
โดยที่พืชชั่วลูกได้รับ "ยีน" จากเซลล์พ่อและเซลล์แม่ ดังนั้น ลักษณะของลูกจะมีลักษณะกึ่งกลางระหว่างพ่อกับแม่ แต่พืชในชั่วหลานจะกลายพันธุ์ไปอีกหลายพันธุ์ แต่ละพันธุ์จะมีลักษณะพันธุกรรมแตกต่างกันออกไป บางต้นอาจจะเหมือนพ่อ บางต้นอาจจะเหมือนแม่บางต้นจะคล้ายพ่อกับแม่ปนกัน บางต้นก็เป็นพันธุ์แท้ บางต้นก็เป็นพันธุ์ลูกผสม ตามกลไกควบคุมลักษณะทางพันธุกรรมของพืชนั้น ๆ นักปรับปรุงพันธุ์จะอาศัยความปรวนแปรและกลายพันธุ์ดังกล่าวมาใช้ให้เป็นประโยชน์ โดยจะพยายามเลือกพืชชั่วหลาน เหลน หรือชั่วหลัง ๆ ที่มีลักษณะดีที่ต้องการเอาไว้ เพื่อนำเมล็ดพันธุ์ไปปลูกใช้ประโยชน์ต่อไป
