在当前生物科技领域，植物基因工程作为一门前沿科学技术，对于推动农业、医药及环境保护等方面的发展具有重要的意义。通过基因工程技术，人们能够针对植物性状进行遗传改良，如提高作物的产量、增强病虫害的抵抗力、改善食品质量以及培育新品种植物，甚至是生产用于医疗的重组蛋白和多肽药物。植物基因工程的应用范围广泛，涉及众多植物种类，包括水稻、玉米、马铃薯、小麦等主要粮食作物，以及油菜、棉花等经济作物。
高等植物基因工程作为植物基因工程的一部分，主要以有胚植物为主体对象，涉及的是具有根、茎、叶等分化器官的高等植物。这些植物的遗传学特征为基因工程提供了便利条件。比如，高等植物往往具备遗传操作的简易性、整株植物的再生性、染色体的多倍体性等特性，这些特点使得植物基因工程更为容易进行。
在高等植物的遗传学特征中，遗传操作的简易性意味着大多数高等植物具有自我授精的能力，能够通过自然条件如风、重力或昆虫传播等方式广泛、快速地授粉，产生大量后代。即便是极低频率的基因突变和重组事件，其遗传效果也容易被观察到。这种简易性大大减少了遗传操作的复杂性和难度，为植物基因工程的实践提供了便利。
整株植物的再生性指的是植物在受到损伤后，可以在伤口处长出愈伤组织，并且这些组织经过适当的培养后，可以再生出整株植物。这一特性意味着科学家可以通过植物组织培养技术，在实验室条件下实现从单细胞到整株植物的再生过程，这是植物基因工程的基础技术之一。
染色体的多倍体性是指高等植物中存在大量的染色体，而且这些染色体通常以多倍体的形式存在。多倍体植物在组织培养过程中可能表现出较高的遗传不稳定性，这种不稳定性有可能导致体细胞变异，从而产生新的遗传特性。这对于植物基因工程来说，既是一个挑战也是一个机遇，可以用来产生新的、具有特殊性状的植物品种。
在高等植物基因工程的基本概念方面，转基因技术的应用是一个核心内容。通过将外源基因导入植物细胞，可以改良农作物的遗传性状，或者实现大规模生产蛋白多肽药物。从1983年首次将外源基因导入烟草和胡萝卜开始，转基因技术迅速发展，到1994年世界上第一种耐储藏番茄上市，再到1995年抗虫、抗除草剂的玉米和棉花投入生产，以及2000年美国转基因大豆的种植面积首次超过普通大豆，都标志着植物基因工程的巨大进步和成功应用。
在基因转移系统方面，根癌农杆菌介导的Ti质粒转化法是目前植物基因工程中较为常用的方法。根癌农杆菌是一种存在于土壤中的细菌，它能够通过T-DNA（转化DNA）将特定的基因片段导入植物基因组中。T-DNA的插入会导致植物细胞的无限制生长和分裂，形成冠瘿瘤。这一过程的实现，需要科学家对Ti质粒的结构有深入理解，并利用它来实现植物基因的操作和转移。
此外，植物细胞本身具有纤维素构成的细胞壁，这通常使得外源DNA难以直接进入植物细胞。为了克服这个问题，科学家可以先用纤维素酶处理植物细胞壁，形成原生质体，再吸收DNA分子，并通过再生、愈伤组织的形成，培育出整株植物。在众多植物中，大多数单子叶农作物（例如谷类作物）的细胞再生较为困难，这也是植物基因工程中的一个挑战。
随着全球对转基因作物的认知和接受程度逐渐提高，越来越多的国家批准了转基因作物的商业化种植。例如，到2009年底，全球有25个国家批准了24种转基因作物的商业化种植，种植面积从1996年的170万公顷发展到1.34亿公顷，增长了79倍。其中，转基因大豆、棉花、玉米、油菜是最为常见的转基因作物，而转基因大豆和棉花分别占全球种植总面积的72%和47%。这些数据说明了植物基因工程在农业生产领域的实际应用已经取得了显著的成就。
随着植物基因工程的深入研究和广泛实践，这一领域将会继续带来革命性的突破。不仅是在农业生产方面，植物基因工程在环境保护、药物生产以及生物能源开发等领域也将发挥重要的作用，成为推动未来科技发展的重要力量。
