Plastidi so specializirane strukture v rastlinskih celicah, ki proizvajajo in shranjujejo hrano in pigmente za celico. Menijo, da so se razvili iz neodvisnih enoceličnih organizmov, ki so živeli v simbiozi z rastlinami pred več kot milijardo let, vsebujejo veliko genov in proizvajajo številne beljakovine. Obstaja veliko zanimanja za uporabo plastidov kot tovarn za proizvodnjo beljakovin, ki so farmacevtskega interesa.
Najbolj znani plastidi so kloroplasti, ki so mesto fotosinteze. Drugi vključujejo kromoplaste, ki hranijo pigmente, kot so karotenoidi, ki so odgovorni za obarvanje plodov in cvetov. Leukoplasti shranjujejo škrob, lipide ali beljakovine – vse možne vire hrane. Korenine za shranjevanje, kot so krompir in korenje, lahko vsebujejo levkoplaste, polne škroba. Tipi plastidi se lahko medsebojno pretvarjajo in postanejo druge vrste plastidi, odvisno od stanja celice.
Kloroplasti vsebujejo pigment klorofil, ki absorbira svetlobo in daje listom zeleno barvo. Klorofil zajame energijo sončne svetlobe in jo uporabi za ločitev vodika od kisika v vodi. Tako nastaja kisik, ki ga dihajo ljudje in živali. Vodik se vgradi v ogljikov dioksid iz zraka. Ta proces fotosinteze proizvaja glukozo in druge spojine, ki jih rastlina uporablja za presnovo.
Rastlinska tkiva imajo lahko v svoji citoplazmi veliko število plastidov; ena celica jih ima lahko več kot 50. Te nastanejo iz delitve obstoječih plastidov in so podedovane le od enega starša.
Plastidi imajo notranjo dvojno membrano, ki jih ločuje od preostale celice. Znotraj te membrane je veliko specializiranih funkcij, kot je vrsta dodatnih membran in plastome ali celotna DNK plastida. Ta genom plastide kodira približno 100 genov, ki jih potrebuje plastid, ostale pa kodira celično jedro. Tako plastid ni popolnoma neodvisen od preostale celice, čeprav se deli ločeno.
Potekajo agresivne raziskave o uporabi kloroplastov kot vira proizvodnje bioloških spojin, kot so encimi in protitelesa. Plastidna transformacija ima veliko prednost pred tradicionalnimi metodami genskega inženiringa rastlin, saj plastidi v večini primerov ne najdemo v cvetnem prahu. Tako se ne bi smeli razširiti na sosednje rastline, gensko spremenjene rastline pa bi izolirali. To bi moralo pomagati ublažiti zaskrbljenost glede širjenja spremenjenih genov v okolje.
Vnašanje genov v plastid je veliko bolj zapleteno kot tradicionalne metode vnosa genov v celično jedro, saj ima lahko vsaka celica več kot 1,000 plastomov. Vsako od njih je treba spremeniti na enak način, da bo ta tehnika uspešna. Ko je uspešen, lahko vneseni gen obsega do 25 % vseh celičnih beljakovin. Poleg tega lahko rastline spremenijo beljakovine, ki jih bakterije ne morejo, kar jim daje prednost pred proizvodnjo v sistemih prekomerne ekspresije bakterij.
Več različnih rastlinskih vrst je svoje plastide uspešno preoblikovalo. Plastidno transformacijo rastlinskih zarodkov ali mladih celic pogosto dosežemo s pištolo za delce. Ta tehnika obloži delce zlata ali volframa z DNK in jih nato ustreli v tkivo. Uporabljena DNK je plazmid, krožna enota DNK, ki vsebuje želeni gen. Vseboval bo tudi zaporedje DNK, ki mu omogoča razmnoževanje v celici, in gen za odpornost na antibiotike, da se ugotovi, katere celice so bile transformirane.