Chuyển gen vào sắn bắt đầu được thử nghiệm từ những năm 1987. Chuyển gen sắn khi còn trong giai đoạn đầu, nhiều thông số tham gia vào quá trình này có thể được tối ưu hóa hoặc chưa được nghiên cứu. Lần đầu tiên tìm hiểu thêm về sự biểu hiện của gen ngoại lai trong sắn, các nhà khoa học đã sử dụng súng bắn gen để đưa DNA vào tế bào lá [1]. Promotor CaMV 35S là ứng viên tốt để biểu hiện gen dị hợp ở lá sắn. Tiếp theo là các phương pháp lây nhiễm Agrobacterium vào các mô lá và vào phôi soma bằng cách ngâm thông thường. Sau 2 tuần chọn lọc, gen GUS được biểu hiện ở tất cả các bộ phận của phôi. Tuy nhiên việc sử dụng các mô đích là mô lá hoặc phôi soma trong chuyển gen thường tạo ra các thể khảm [63]. Vì vậy, để giải
quyết vấn đề này, ngày nay các nhà khoa học đã sử dụng mô sẹo phôi hóa (friable embryogenic callus - FEC) trong chuyển gen thông qua Agrobacterium để cải thiện hiệu quả chuyển gen [20], [49], [66], [74].
Với các tiêu chí đánh giá bao gồm: thời gian để phục hồi cây chuyển gen, khả năng thích ứng, mức độ biểu hiện gen chuyển, khả năng tạo ra các biến thể và biến dị soma. Cả bốn hệ thống sử dụng trong chuyển gen đều có những tiềm năng riêng. Trong đó, hệ thống sử dụng FEC là mô đích được đánh giá cao nhất để đưa các gen mong muốn vào cây sắn bằng phương pháp chuyển gen. FEC và hệ thống phôi treo được tạo thành từ FEC đã được áp dụng thành công như mô mục tiêu để tiếp nhận gen thông qua súng bắn gen [67] và A. tumefaciens [35], [85]. Việc sử dụng cấu trúc FEC mới phát sinh từ các mô phôi có thể khắc phục vấn đề về biến dị soma trong quá trình tái sinh cây từ phôi [59], [67], hơn nữa việc tái sinh cây từ FEC cho tỷ lệ chồi thật cao hơn là tái sinh từ các cấu trúc phôi khác. Vì vậy khả năng tạo cây chuyển gen thành công là rất cao [85].
Các nghiên cứu ban đầu trong công nghệ chuyển gen ở sắn đã xác định rằng phôi soma tạo ra từ thùy lá non có thể được sử dụng làm nguyên liệu chuyển gen. Những cấu trúc phôi đa bào, phôi thứ cấp có thể tạo ra từ phôi soma [58], được sử dụng như là mục tiêu để chèn gen cần chuyển khi mà các chương trình kĩ thuật di truyền ở cây sắn được bắt đầu vào đầu những năm 1990. Sau một khoảng thời gian vất vả nghiên cứu, năm 1994 các nhà khoa học đã sản xuất được phôi biến đổi gen ở sắn. Tiếp theo là bước đột phá trong việc tái sinh cây từ hệ thống phôi sắn, tạo ra cây sắn biến đổi gen biểu hiện gen uidA [48] và gen luciferase [58]. Hiện nay có bốn hệ thống chuyển đổi riêng biệt được sử dụng để tạo cây sắn chuyển gen (Hình 8). Tất cả các hệ thống chuyển đổi trên được tạo ra từ các mô phôi được hình thành từ các thùy lá non. Tuy nhiên mỗi hệ thống khác nhau lại có một phương thức chuyển gen riêng.
Hình 8: Sơ đồ khái quát các hệ thống đang được sử dụng để tạo cây sắn chuyển gen [68]
Đối với sắn, có hai phương pháp phổ biến được sử dụng để chuyển gen. Trong đó, phương pháp sử dụng A. tumefaciens để chuyển gen có khả năng cao sẽ tạo được cây chuyển gen chứa 1 bản copy của gen hơn là phương pháp sử dụng súng bắn gen. Bằng phương pháp southern blot để phân tích 75 dòng cây chuyển gen cho đến nay cho thấy, có tới 50% cây chuyển gen chứa 1 bản copy của gen khi sử dụng phương pháp chuyển gen bằng A. tumefaciens trong khi đó phương pháp dùng súng bắn gen chỉ tạo được 10% [67]. Năm 2009, Bull và cộng sự phát triển phương pháp cải tiến kết hợp sử dụng Agrobacterium để chuyển gen vào phôi mô sẹo phôi hóa cho tần suất biến nạp và tái sinh cây chuyển gen cao hơn hẳn các phương pháp cũ. Cho đến nay, phương pháp này vẫn là phương pháp được sử dụng phổ biến để chuyển gen mong muốn vào cây.
Hiện tại, đã có rất nhiều giống sắn từ châu Phi, châu Á và châu Mỹ đã tạo được FEC và đã có khá nhiều giống sắn được chuyển gen thành công như: Col 22, Col
1505, Col 2215, Per183 và Ica-Negrita có nguồn gốc từ Nam Mỹ; 60.444, Bonoua Rouge, L2, Oko-iyawo (TME 7), Ebwanatereka, Serere, Mkombozi, Kibandameno,
Albert, Kibaha và TME14từ châu Phi và Adira-4 từ Indonesia [56], [59], [67]… Như vậy với hàng loạt hệ thống tế bào mầm đa dạng và quy trình chuyển gen sẵn có thì trong tương lai gần, cây sắn nói riêng và nhiều loại cây trồng khác nói chung sẽ có khả năng tích hợp và biểu hiện các gen mong muốn. Cũng như chọn tạo giống ở các cây trồng khác, một trong các vấn đề quan trọng đối với chọn giống sắn là làm sao tích hợp được gen đích mong muốn vào một nguồn gen phù hợp. Đây cũng là một khó khăn với công tác tạo giống sắn bằng phương pháp chuyển gen vì lý do các giống sắn phản ứng khác nhau trong điều kiện nuôi cấy in vitro đặc biệt là trong quá trình tạo mô đích phục vụ biến nạp. Do đó, việc nghiên cứu khả năng tái sinh và tạo mô đích phục vụ biến nạp là cần thiết trên các giống sắn triển vọng.
Một vài thành công của sắn chuyển gen bao gồm nhiều giống sắn mới với các đặc tính khác nhau như: giảm hàm lượng cyanua [65], kháng sâu [46], tỉ lệ amylose thấp [45], kháng thuốc trừ cỏ [62], kháng bệnh khảm [83]. Hiện tại trung tâm nông nghiệp nhiệt đới quốc tế (CIAT) và viện quốc tế nông nghiệp nhiệt đới (IITA) đang triển khai việc cung cấp các giống sắn tăng cường khả năng kháng bệnh và sâu bệnh, tăng hàm lượng chất khô để cải thiện chất lượng chế biến các giống sắn Châu Phi, Châu Á và Châu Mỹ [51]. Những thành tựu thu được cho thấy tiềm năng trong việc tạo ra các giống sắn có năng suất và khả năng kháng bệnh cao bằng kĩ thuật biến nạp gen.
Các tiến bộ trong chuyển gen sắn gần đây đã cho phép sản xuất một cách mạnh mẽ cây sắn chuyển gen ngay cả dưới các điều kiện nuôi cấy mô thực vật chưa tối ưu. Các quy trình chuyển gen vào sắn cho đến nay chủ yếu được thực hiện trên giống sắn mô hình TMS 60444 vì mô phôi có khả năng tái sinh tốt [85].