Los protoplastos son células a las que se les ha extirpado la pared celular, generalmente por digestión con enzimas. Las enzimas de la celulasa digieren la celulosa en las paredes celulares de las plantas, mientras que las enzimas de la pectinasa descomponen la pectina que mantiene unidas a las células. Una vez que se ha eliminado la pared celular, el protoplasto resultante tiene forma esférica.

La digestión se lleva a cabo generalmente después de la incubación en un osmoticum (una solución de mayor concentración que el contenido celular que hace que las células se plasmolicen). Esto hace que las paredes celulares sean más fáciles de digerir. Los desechos se filtran y / o centrifugan fuera de la suspensión y los protoplastos se centrifugan para formar una pastilla. Al resuspender los protoplastos se pueden cultivar en medios que inducen la división y diferenciación celular. Un gran número de plantas se pueden regenerar a partir de un solo experimento: un gramo de tejido de hoja de patata puede producir más de un millón de protoplastos, por ejemplo.

Los protoplastos se pueden aislar de una variedad de tejidos vegetales: hojas, tallos, raíces, flores, anteras e incluso polen. Los medios de aislamiento y cultivo utilizados varían según la especie y el tejido del que se aislaron los protoplastos. Los protoplastos se utilizan de varias maneras para la investigación y la mejora de las plantas. Se pueden tratar de diversas maneras (electroporación, incubación con bacterias, choque térmico, tratamiento de pH alto) para inducirlos a tomar ADN. Los protoplastos se pueden cultivar y regenerar las plantas. De esta manera, las plantas modificadas genéticamente se pueden producir más fácilmente de lo que es posible utilizando células/plantas intactas.

Las plantas de especies lejanas o no relacionadas no pueden reproducirse sexualmente como genomas / modos de reproducción, etc. son incompatibles. Los protoplastos de especies no emparentadas pueden fusionarse para producir plantas que combinen características deseables, como resistencia a enfermedades, buen sabor y tolerancia al frío. La fusión se lleva a cabo mediante la aplicación de una corriente eléctrica o mediante el tratamiento con productos químicos como el polietilenglicol (PEG). Los productos de fusión se pueden seleccionar para medios que contengan antibióticos o herbicidas. Estos pueden inducirse para formar brotes y raíces, y las plantas híbridas pueden probarse para determinar las características deseables.