Protoplasten sind Zellen, deren Zellwand entfernt wurde, üblicherweise durch Verdauung mit Enzymen. Cellulase-Enzyme verdauen die Cellulose in Pflanzenzellwänden, während Pektinase-Enzyme das Pektin abbauen, das die Zellen zusammenhält. Sobald die Zellwand entfernt wurde, ist der resultierende Protoplast kugelförmig.

Der Aufschluss erfolgt üblicherweise nach Inkubation in einer osmotischen Lösung (einer Lösung höherer Konzentration als der Zellinhalt, die die Zellen zur Plasmolyse veranlasst). Dies macht die Zellwände leichter verdaulich. Debris wird filtriert und/oder aus der Suspension zentrifugiert und die Protoplasten werden dann zu einem Pellet zentrifugiert. Bei Resuspension können die Protoplasten auf Medien kultiviert werden, die Zellteilung und -differenzierung induzieren. Eine große Anzahl von Pflanzen kann aus einem einzigen Experiment regeneriert werden – ein Gramm Kartoffelblattgewebe kann beispielsweise mehr als eine Million Protoplasten produzieren.

Protoplasten können aus einer Reihe von Pflanzengeweben isoliert werden: Blätter, Stängel, Wurzeln, Blüten, Staubbeutel und sogar Pollen. Die verwendeten Isolierungs- und Kulturmedien variieren mit der Spezies und mit dem Gewebe, aus dem die Protoplasten isoliert wurden. Protoplasten werden auf verschiedene Weise für die Forschung und zur Pflanzenverbesserung verwendet. Sie können auf verschiedene Arten behandelt werden (Elektroporation, Inkubation mit Bakterien, Hitzeschock, Behandlung mit hohem pH-Wert), um sie zur Aufnahme von DNA zu veranlassen. Die Protoplasten können dann kultiviert und Pflanzen regeneriert werden. Auf diese Weise können gentechnisch veränderte Pflanzen leichter hergestellt werden, als dies mit intakten Zellen / Pflanzen möglich ist.Pflanzen von entfernt verwandten oder nicht verwandten Arten sind nicht in der Lage, sich sexuell zu vermehren, da ihre Genome / Reproduktionsweisen usw. sind inkompatibel. Protoplasten von nicht verwandten Arten können fusioniert werden, um Pflanzen zu erzeugen, die wünschenswerte Eigenschaften wie Krankheitsresistenz, guten Geschmack und Kältetoleranz kombinieren. Die Fusion erfolgt durch Anlegen eines elektrischen Stroms oder durch Behandlung mit Chemikalien wie Polyethylenglykol (PEG). Fusionsprodukte können für Medien ausgewählt werden, die Antibiotika oder Herbizide enthalten. Diese können dann dazu gebracht werden, Triebe und Wurzeln zu bilden, und Hybridpflanzen können auf wünschenswerte Eigenschaften getestet werden.