人类对基因的认识经过了漫长的知识积累。早在1865年，一个名叫孟德尔的奥地利修道士就通过碗豆杂交实验提出了“遗传因子”的概念，是基因的前身。1909年，丹麦遗传学家约翰逊首次提出了“基因”一词，开始沿用至今。二十世纪初，美国遗传学家摩尔根进一步发现基因是在染色体上线性排列的。而真正揭示基因本质是在现代分子生物学诞生和发展之后。20世纪50年代随着脱氧核糖核酸（DNA）双螺旋结构的解析，人类对基因的结构和特性有了更深入的了解。

基因是遗传信息的基本单位，是染色体或基因组的一段DNA序列(部分病毒是以RNA序列作为遗传信息载体)。基因包括编码序列(外显子)、单个编码序列间的间隔序列(内含子)和编码区前后对于基因表达具有调控功能的序列（启动子和终止子）。

DNA分子是由两条核苷酸链以互补配对原则所构成的双螺旋结构的分子化合物。单个核苷酸由一个5碳糖连接一个或多个磷酸基团和一个含氮碱基组成。单个核苷酸再以糖-磷酸-糖的共价键形式连接形成DNA单链。每个糖分子上附着一个碱基，共有4个不同的碱基：腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）和鸟嘌呤（G）。两条DNA单链以互补配对形式，5'端对应3'端形成DNA双螺旋结构。其中两条DNA链中对应的碱基A-T以双键形式连接，C-G以三键形式连接，糖-磷酸-糖形成的主链在螺旋外侧，配对碱基在螺旋内侧，螺宽为2nm。

基因是生命的密码，记录和传递着遗传信息，基因通过复制把遗传信息传递给下一代，使后代出现与亲代相似的性状。人类大约有25000个基因，储存着生命孕育生长、凋亡过程的全部信息，通过复制、表达、修复，完成生命繁衍、细胞分裂和蛋白质合成等重要生理过程。生物体的生、长、病、老、死等一切生命现象都与基因有关。它同时也决定着人体健康的内在因素，与人类的健康密切相关。不同物种中基因数量差异很大，如简单的RNA病毒只有8个基因，流感病毒大约有1700多个基因，大肠杆菌有近4300个基因， 水稻大约有46000至55000个基因。生物的某个性状可由一个基因决定，也可由多个基因或一组基因共同决定。

自从人类养殖动物和耕种作物以来，就从未停止过对养殖的动物和耕种的作物进行遗传改良。随着科技的不断进步，这种遗传改良逐渐发展成为一种重要的农业科学技术，即育种学。传统的育种学主要采取杂交育种技术，即通过携带优良遗传性状基因的父母本通过有性杂交，获得优于父母本的子代个体，通过选择获得优良品种，优良品种对于推动现代农业的发展具有十分重要的意义。不同物种，其育种技术千差万别，但根本目标都是使目标物种最大程度地具备对人类生产、生活有利的特征，而减少不利的性状。基因是决定生物性状和特征的根本要素。因此，育种的基本原理就是通过人为的干预，使养殖的动物和种植的作物中不断地积累“有利”基因而减少“不利”基因。无论是传统的常规育种技术，还是现代生物技术产生的转基因育种技术，都是以使动物或植物获得优良基因为目的来进行遗传改良的。在这个层面上，转基因育种与常规育种是一脉相承的，其本质相同，都是遗传物质，即基因的交换。

但是，转基因技术又与传统育种技术明显不同。我们上面提到，常规育种技术要通过有性生殖阶段，然而要从种外引入优良基因就无能为力了，因为不同的物种难以或根本不能产生后代，即所谓的“生殖隔离”。首先，转基因技术可以打破物种的界限，实现传统育种技术不能做到的物种间的基因转移，理论上可实现任何物种间的基因交流。其次，转基因技术实现了对具体基因进行精确操作。传统育种技术通常是在基因组水平上对目标物种进行选择的， 对于目标物种后代性状的预见性相对较差；而转基因技术则是针对功能明确的基因进行操作和转移，可以准确地预知转基因后代的性状。就是由于转基因技术与常规育种技术间存在的这两个明显的不同，使科学家通过转基因技术可以更加快速、高效地改变目标物种的性状特征，从而极大地加快了育种的速度、提高了育种的效率。