目前，中国农业面临三大挑战：耕地锐减（人均耕地不足世界平均水平的40%）、水资源匮乏（人均水资源占有率仅约世界平均水平的25%）、以及病虫害、旱涝等自然灾害频发。发展转基因技术可有效缓解这些问题：提高产量、改善品质、保障粮食安全；降低农药化肥施用量、保护生态安全；开发功能性食品、增加农民收入；建立自主生物技术研发体系、提升国际竞争力。
国际研发进展：转基因作物研究已有30余年历史。美国是种植面积最大的国家（6950万公顷），其次为巴西、阿根廷、加拿大、印度和中国。2012年中国种植面积为400万公顷，近十年增长趋缓。全球转基因作物以大豆为主（抗除草剂），其次为玉米、棉花和油菜。2012年，全球81%的大豆、81%的棉花、35%的玉米和30%的油菜为转基因品种。即将推广的品种包括抗旱玉米、氮高效利用玉米及富含β-胡萝卜素的“金水稻”。转基因作物带来巨大经济和社会效益：1996-2011年间，产量增加约982亿美元，杀虫剂使用减少4.73亿千克，2011年减少二氧化碳排放231亿千克。产业方面，种业并购重组完成，三大种业公司全球市场份额从1996年的8%升至2010年的35%。
中国发展现状：研发分两阶段：1986-2000年追踪前沿，进行基因克隆、转化和大田试验；2001年至今自主创新，推进商业化生产及基因组测序。首批商业化品种包括抗病毒番茄、耐储存番茄、抗病毒甜椒、改变花色的矮牵牛及抗虫棉。抗虫棉成效显著：2008年种植面积占全国72%，自主研发品种占比从1999年的7%升至2008年的93%，累计推广2.2亿亩，受益农户超3000万户，减少农药80%以上，增收节支约400亿元。此外，抗虫水稻和转植酸酶玉米已通过安全审批，抗虫杨树和抗病毒番木瓜已商业化。其他在研品种包括生产人血清蛋白的转基因稻米、抗虫抗旱玉米、抗黄花叶病毒小麦等。
基因发掘与克隆：中国已克隆多个重要基因，如理想株型基因IPA1、籽粒长宽比基因gl-7(t)、穗夹角基因EP2、穗形态基因DEP1、耐旱基因OsKIPa、产量相关基因Ghd7、抗稻飞虱基因Bph14、抗白叶枯病基因Xa26等。
基因组学研究：中国参与国际水稻基因组计划，完成粳稻‘日本晴’四号染色体测序，独立完成籼稻‘93-11’基因组草图。此后完成马铃薯、大豆、黄瓜、杨树、番茄及小麦D/A基因组测序。深圳华大基因已成为世界最大基因组测序中心。
产业化展望：从基因克隆到品种培育需完整技术链条。抗虫棉成功案例表明，结合三系杂交技术可提升产量和品质，降低成本。大豆产业教训警示：拒绝新技术将导致产业崩溃。未来企业将成为研发主体，中央一号文件连续强调种业和转基因育种，国务院八号文件明确种业发展意见，将有效推动中国种业发展。