اصلاح نباتات هزاران سال است که به‌صورت خواسته یا ناخواسته توسط استفاده‌می‌شود. در بسیاری از کشورهای توسعه‌یافته، تنها تعداد کمی از افراد به طور مستقیم در تولید محصولات کشاورزی مشارکت دارند. فناوری‌های جدید اصلاح نباتات از جمله محصولات اصلاح شده ژنتیکی، قابلیت‌های زیادی را برای توسعه کشاورزی پایدار و امنیت غذایی ارائه‌ و در عین حال کم و کاستی‌های انقلاب سبز را برطرف می کنند.

بیش از 800 میلیون نفر در سراسر جهان گرسنگی مزمن دارند. ناامنی غذایی و کیفیت پایین رژیم غذایی باعث افزایش مشکلات سلامت عمومی‌می شود. سوءتغذیه علت اختلالات رشد جسمی و ذهنی، بیماری‌های عفونی مختلف، و بالارفتن میزان مرگ و میرهای زودرس است. کاهش این مشکلات و دستیابی به هدف توسعه پایدار که به معنی به صفر رسیدن گرسنگی و بهبود تغذیه است، نیاز به دگرگونی‌های عمده در سیستم های غذایی جهان دارد. در میان راهبردهای دیگر، فناوری های کشاورزی نقش بسیار مهمی دارند. در میان راه‌‌حل‌های موجود،‌ فناوری‌های کشاورزی نقش مهمی‌ دارند. تولید غذای کافی برای جمعیت رو به رشد از زمانی که انسان‌ها یک‌جا‌نشین شدند و کشاورزی را در حدود 12000 سال پیش آغاز کردند، همیشه یک چالش بوده است. این چالش هنوز برطرف‌‌نشده، زیرا جمعیت جهان همواره در حال رشد است. زمین حاصلخیز و منابع آب در حال اتمام هستند، بنابراین برای افزایش تولید باید بازده و بهره‌وری را افزایش‌دهیم.

اصلاح نباتات در 100 سال گذشته، به رشد قابل توجه محصول کمک کرده است. علاوه بر این، افزایش گسترده‌ی استفاده از کودهای شیمیایی، آفت‌کش‌ها، آب برای آبیاری و سایر نهاده‌های افزایش‌دهنده عملکرد به تولید غذای جمعیت رو به افزایش کمک‌کرده‌است.  اگرچه گرسنگی مزمن هنوز در بسیاری از کشورهای در حال توسعه وجود‌دارند، اما نسبت جهانی گرسنگان از بیش از 50 درصد در نیمه اول قرن بیستم، به حدود 11 درصد کاهش‌یافت. با این حال، افزایش تولیدات کشاورزی نیز مشکلات خود را دارد. استفاده زیاد از مواد شیمیایی زراعی همراه با شیوه های کشاورزی ناپایدار منجر به اثرات جانبی محیطی متعددی شده است.

تغییرات اقلیمی احتمالاً از طریق افزایش میانگین دما، گرما و تنش آب بر تولیدات کشاورزی تأثیر منفی خواهند گذاشت. مردم فقیر در آفریقا و آسیا بیشترین ضرر را از بلایای اقلیمی خواهند‌دید، زیرا این افراد نه‌تنها در معرض شوک های قیمتی و درآمد کم هستند، بلکه بسیاری از آنها برای امرار معاش خود به کشاورزی وابسته هستند. فناوری‌های جدید اصلاح نباتات و مهندسی ژنتیک، از جمله موجودات و محصولات اصلاح‌ ژنتیکی‌شده (GMO)، می‌توانند کمک بسیاری به تامین غذا کنند.

اصلاح نباتات و امنیت غذایی : تا قرن نوزدهم، روند توسعه فناوری‌های کشاورزی نوآوری کند بود.  بیشتر افزایش تولیدات کشاورزی ناشی از گسترش مساحت زمین کشاورزی بود، نه بخاطر افزایش بازده محصولات.  گرسنگی بسیار رایج بود و حتی در اروپای غربی، اکثریت مردم از ناامنی غذایی و دسترسی ناکافی به کالری و مواد مغذی تا قرن نوزدهم رنج می بردند. در اواخر قرن هجدهم، توماس رابرت مالتوس، روحانی و اقتصاددان بریتانیایی، قحطی گسترده‌ای را پیش بینی کرد، زیرا جمعیت و تقاضای غذا سریعتر از امکان گسترش زمین برای تولید غذا رشد‌می‌کرد. بنابراین تحقیقات کشاورزی علمی‌تر شدند و بینش جدید در مورد ژنتیک گیاهی، تغذیه گیاهی، و پیشرفت در صنایع شیمیایی، روند نوآوری کشاورزی را به طور قابل ملاحظه ای سرعت بخشید.  توسعه و گسترش ارقام اصلاح شده محصولات زراعی و استفاده از کودهای شیمیایی و سایر نهاده های مدرن منجر به افزایش عظیم بهره وری کشاورزی در ایالات متحده آمریکا و اروپا در نیمه اول قرن بیستم شد. در نتیجه، ناامنی غذایی و سوء تغذیه به سرعت در ایالات متحده و اروپا کاهش یافت.  با این حال، مدتی طول کشید تا فناوری های مدرن در کشورهای فقیرتر نیز به طور گسترده مورد استفاده قرار گیرند.

انقلاب سبز: بنیاد راکفلر و سایر سازمان‌ها در راه اندازی چندین برنامه تحقیقاتی با هدف انطباق فناوری‌های جدید کشاورزی با شرایط گرمسیری و نیمه گرمسیری و در دسترس قرار‌دادن آن‌ها برای کشاورزان در کشورهای در حال توسعه نقش مهمی داشتند. از اواخر دهه 1960، ارقام پرمحصول گندم و برنج و سپس ذرت از طریق این برنامه های بین المللی به طور گسترده توسط کشاورزان آسیا و آمریکای لاتین مورد استفاده قرار‌گرفت. همراه با افزایش استفاده از آبیاری، کودها و سایر مواد شیمیایی کشاورزی، این گونه های جدید به دو و سه برابر شدن عملکرد کشاورزی در مدت زمان نسبتاً کوتاهی کمک‌کردند. این تحولات تکنولوژیکی و در نتیجه افزایش تولید مواد غذایی به طور گسترده به انقلاب سبز معروف شد.  به دلیل محدودیت‌های مختلف، انقلاب سبز در آفریقا کمتر به چشم می‌خورد. افزایش تولید در غذاهای اصلی از طریق انقلاب سبز باعث بهبود دسترس بودن و مقرون به صرفه بودن کالری شد. در روزهای اولیه انقلاب سبز، گونه‌های پرمحصول گندم و برنج توسعه یافتند که هر دو جزو غذاهای اصلی در بخش های وسیعی از آفریقا نیستند. انقلاب سبز کمک قابل توجهی به کاهش گرسنگی در آسیا و آمریکای لاتین کرده است . بدین ترتیب از قحطی‌های پیش بینی شده جلوگیری شد و نرخ فقر به طور قابل توجهی کاهش یافت. نورمن بورلاگ، پرورش دهنده اصلی گندم برنامه راکفلر در دهه 1960 بود که اغلب از او به عنوان “پدر انقلاب سبز” یاد می شود، جایزه صلح نوبل را در سال 1970 برای کمک به افزایش ذخایر غذایی جهان و امنیت غذایی دریافت‌کرد. 

محصولات اصلاح ژنتیکی‌شده (GMO): تراژن‌ها، موجوداتی هستند که ژن‌های کد‌کننده صفات مطلوب از طریق فرآیند مهندسی ژنتیک در آن‌ها وارد‌شده‌است. پرورش‌دهندگان گیاهان برای توسعه واریته‌های جدید و مفید به افزایش تنوع ژنتیکی می‌پردازند. برای افزایش تنوع ژنتیکی در یک گونه خاص، پرورش دهندگان برای مدت طولانی از تلاقی های گسترده، هیبریداسیون، جهش‌زایی ناشی از تشعشع یا عوامل شیمیایی و تکنیک های دیگر استفاده‌می‌کردند که می تواند منجر به تولید نسبتاً تصادفی شود.  GMO ها افق های جدیدی را به روی بشر باز‌کرده‌اند، زیرا تنوع ژنتیکی موجود برای پرورش موجودات بسیار بیشتر شده‌است.  با تکنیک‌های DNA نوترکیب، ژن‌های منفرد کدکننده صفات مطلوب را می‌توان بدون ایجاد هم‌زمان سایر تغییرات ژنتیکی که از طریق تلاقی مرسوم یا جهش‌زایی سنتی رخ می‌دهد، به گیاه وارد‌کرد.  محصولات GMO اغلب به عنوان محصولات تراریخته نامیده می شوند. محصول اصلاح‌شده رقم جدیدی است که دارای خصوصیات مطلوبی بوده و در محیط خاصی که برای آن توسعه یافته می تواند مورد استفاده کشاورزان قرار گیرد. محصول تراریخته یک گونه جدید خاص نیست، بلکه دارای یک صفت جدید است که می‌تواند سپس به بسیاری از گونه های محلی معرفی یا تلاقی مجدد شود.  بنابراین، در اصل، فناوری های GMO می توانند به حفظ تنوع گونه ای کمک کنند. محصولات تراریخته از دهه 1980 توسعه‌یافتند و اولین بار در اواسط دهه 1990 در چند کشور تجاری شده اند.  پرکاربردترین صفات GMO تاکنون شامل تحمل به علف‌کش و مقاومت به حشرات است.

 ویرایش ژن: تکنیک‌های تحقیقاتی تراریخته، دقت اصلاح نباتات را به طور قابل توجهی افزایش داده است. با این حال، مکانیسم های انتقال ژن مورد استفاده برای توسعه GMOهای نسل اول نمی توانند مکان دقیق ژن‌‌های تراریخته را از قبل در گیاه گیرنده تعیین کند. روش‌های جدید توالی‌یابی DNA، شناسایی مناطق مورد نظر از ژنوم گیاه را تسهیل‌کرده‌اند، بنابراین به بهبود دقت و سرعت اصلاح کمک کرده‌اند.  بر‌اساس این روش‌ها، فناوری‌های اصلاحی جدیدی توسعه یافتند که اصطلاح «ویرایش ژن» برای آن‌ها استفاده می‌شود. اصلاح نباتات جدید در ویرایش ژن به تکنیک هایی می‌پردازد که در آن‌ها DNA در مکان‌های از پیش تعیین شده در ژنوم یک موجود زنده درج، اصلاح، جایگزین یا حذف می شود.  قیچی های ژنتیکی هدفمند برای ایجاد شکستگی های دو رشته ای خاص در محل مورد استفاده قرار می‌گیرند. امروزه از سیستم CRISPR/Cas  که در سال 2012 توسعه یافت، استفاده می‌شود. تکنیک های ویرایش ژن نه تنها در گیاهان، بلکه در حیوانات نیز برای پرورش صفات مطلوب و در انسان برای شناسایی و بهبود بیماری‌های ژنتیکی استفاده‌‌می‌شود.

در نتیجه،‌ فناوری‌های جدید می‌توانند به بازده بیشتر محصولات، استفاده کمتر از کودهای شیمیایی و آفت‌کش‌ها، انعطاف‌پذیری بیشتر محصول در برابر استرس آب و هوایی، کاهش تلفات پس از برداشت و تولید غذاهای مغذی‌تر کمک کنند. با این حال فناوری‌های جدید ژنتیکی  به ویژه تراریخته‌های ژنتیکی هنوز به طور گسترده مورد استفاده و پذیرش قرار نگرفته‌اند. گرچه 30 سال تحقیق و کاربردهای تجاری نشان‌می‌دهد که GMO‌ها از محصولاتی که به طور معمول پرورش می یابند خطرناک‌تر نیستند، همچنان نگرانی‌های گسترده‌ای در مورد پیامدهای منفی احتمالی سلامتی و محیطی وجود دارد. این نگرانی ها منجر به وضع قوانینی شده است که برای GMOها بسیار سخت‌گیرانه تر از هر فناوری دیگری در صنعت کشاورزی است. با توجه به اینکه بیشتر GMOهای تجاری‌شده توسط شرکت‌های چند ملیتی بزرگ تولید‌شده‌اند، نگرانی‌های اقتصادی و اجتماعی مربوط به قدرت بازار و توزیع نابرابر منافع نیز در مورد آن‌ها وجود دارد.