正向遗传学是指，通过植物基因组的人工诱变产生突变体，寻找相关的表型或性状改变，然后从这些特定性状变化的突变体中克隆对应的突变基因，并揭示其功能。反向遗传学的原理正好相反，人们首先是改变某个特定的基因，然后再去寻找有关的表型变化，例如基因敲除技术(knock-out)或转基因技术(例如，转反义RNA或RNA干扰)等。日前，正向遗传学是分离植物新基因、研究植物基因功能的主要方法，其关键之处是获得有研究价值的突变体。
筛选突变体通常有两种方法，一种是筛选功能缺失(lossoffunction)突变体，例如，自然突变、人为物理或化学诱变所得到的突变体，绝大多数属于这种类到。
首先化学诱变----突变体筛选出你想要的突变体（通过你想要的表型）-----突变体遗传分析，看看这个突变是不是单位点突变，以及它的遗传特性（如果是多位点突变，那么分析起来讲会使非常麻烦）-----突变基因的定位，突变体与野生型杂交以后得到F2代首先粗定位（SSR和AFLP等方法），大体定位后通过染色体步移对这个基因进行精细定位，最后的到这个突变的基因-----克隆----功能分析；如果对株拟南芥进行诱变，每个line单独收种，如果得到足够多的种子，那么拟南芥所有基因的95%可以在这些种子中得到突变。
RT-PCR验证基因功能，转化（正义超表达和反义RNAi抑制基因表达）验证功能。T-DNA插入----突变体筛选，直接通过TAIL的方法就可以得到你想要的某个基因的突变体（插入失活）------超表达该基因使其性状恢复---基因表达调控-----基因功能。选择T-DNA插入到外显子，且x值较高的突变体，atmybc1基因缺失纯合突变体的分子鉴定。拟南芥是双倍体，只有目的基因两条染色体均发生T-DNA插入，目的基因的转录翻译才能够阻断，所以如果从基因缺失突变体入手研究基因功能，首先要获得T-DNA插入缺失纯合突变体。为了确保突变体中的目标基因确实没有表达，在此反应中选择的循环数尽量多。
另一种是筛选功能获得(gainoffunction)突变体，主要方法是通过调控基因的表达模式或表达水平，从而找到有表型变化的突变体。后者在研究基因家族的过程中表现出很大优势，随着拟南芥基因组的测序成功，人们逐渐认识到这个模式植物的基因，许多属于基因家族或者在基因组中有非常同源的序列。由于基因家族中存在着基因的功能冗余(functionalredundancy)现象，使得通过功能缺失突变体研究这些基因遇到了很大的困难，而相应的功能获得突变体则有可能弥补这一缺陷。此外，对于那些完成植物生活周期所必须的基因来说，功能缺失突变往往导致植株死亡而无法继续研究，而且，对于由数量性状位点(QuantitativeTraitloci,QTL)控制的性状，无法用单基因的缺失来获得突变体，因此，功能获得突变就显得至关重要了。
Step1.Orderwild-typeseedstocksfromTAIR
Step2.Screenecotypesfortrait(beforedoinganygeneisolation)
Heritable?(rescreen)Dominant,recessive?ChecksegregationinF2toensuresinglelocus.Ifmultiplemutants,dopairwisecrosses(allelismtest)totestifyouhaveduplicates.Crosstootheralready-characterizedmutantsofsame/relatedtrait.Crosstoexistingmutants--testsofepistasistodeterminewhereyourgene“sits”inageneticpathway
examinemanytissues,checkdifferentstagesoflifecycle,fertilityrates,checkfloweringtime(earlierflowering=stress)checkcellsize,shape,organsize/shape,hairs,chlorophyllcontentusingfluorescentassay.
usemicroscope,checkintracellularorganelles,cellularorganization,checkphysiologicalparameters(gasexchange,carbonexchangerateCERratesofphotosynthesis,etc.)GC-Massspec/biochemicalmetaboliteprofiling.
Checkphenotypesunderstressconditions:high,lowlight,temperature,highsalt,drought,low/highsugarinmedia,disease/pests,mechanicalwounding,nitrogenstress,hormonesinpetridishes,oldage/senescence,otherstresses?
Usechemicalinhibitorsorotherchemicalstoseeifhypo-orhyper-sensitive(mayhelptorevealnatureoftrait)(e.g.silversensitivitywouldsuggestethylenepathwayinvolved)
DosageanalysisofchromosomesusingcytogeneticstocksOrhomozygousvsheterozygousstateofmutant(1-2copies).CheckTAIR.e.g.isareceptormutantsensitivetothedosageofyourmutantgene(ifso,mightsuggestyouhavetheligand)
Step3.Selectextremeecotypes,crosstogetherandmapusingF2orlatergenerations
Step4.Positionalcloning
实际案例：武维华的cell文章思路
通过这个方法得到了一个钾离子敏感基因----LKS1基因，编码的是一个CIPK23基因，CIPK23基因是一个蛋白磷酸化激酶基因，受到钙离子和CBL复合物的诱导。CIPK23基因有25个同源序列，这个是23号，拿到CIPK23这个基因的salkT-DNA的突变体，这个突变体对低钾离子浓度敏感。Northern检测这个基因受到钾离子、钙离子的诱导。超表达CIPK23基因，拟南芥可以在低钾离子浓度下存活，检测钾离子的吸收动力学（突变体非常慢），检测钾离子耗竭，突变体也受到影响。到这里CIPK23基因的上游和与钾离子的相关性我们已经大体知道了，那么它的下游呢？因为CIPK23基因是通过磷酸化钾离子转运蛋白起作用，所以现在已知的钾离子转运蛋白有30个，而与低钾离子浓度相关转运的蛋白有7个。所以买到了所有这7个钾离子转运蛋白的salkT-DNA的突变体，看他们的表型，只有一个的表型跟CIPK23基因的salk-T-DNA的突变体相同（叶子在低钾浓度下变黄），所以就猜想可能作用的就是这个AKT1蛋白。
为了验证CIPK23和AKT1这两个基因所表达的蛋白确实是相互作用的：a、酵母双杂b、BIFCTEST(双分子荧光互补)就是把CIPK23这个蛋白切成两半，分别接上两个不同的发光蛋白（x,y），只有x,y非常接近的时候才可发光，也就是这两半蛋白合成一个的条件下，就会发光，否则就不会发光，然后加入AKT1这个基因表达的蛋白，然后发光了，说明，AKT1这个蛋白跟CIPK23这个基因相互作用，把它的两个一半跟他自己合成一个大分子。钙和CBL作用诱导CIPK23基因表达，CIPK23再通过磷酸化激活AKT1这个钾离子转运蛋白。CBL基因有10个同源基因，到底是哪一个呢？他把这10个CBL基因跟CIPK23基因作了酵母双杂交，得到了5个起作用的CBL基因，买到这5个CBL基因的salk-T-DNA的突变体，最后找到了CBL1是起作用的CBL基因。
因为这个实验牵扯到离子转运，所以应该测细胞内外的电流变化测细胞内外的电流变化实验的模式是爪蟾卵母细胞（他在特定的时期，自己的基因完全不表达，而只表达你转进去的基因）。所以把AKT1基因转进去，看电流情况，没有变化；把CIPK23基因和CBL基因一起转进去，还是没有变化；把钙离子，CBL、CIPK23和AKT1基因全部转进去，这下细胞内外的电流终于变化了。钙和CBL作用诱导CIPK23基因表达，CIPK23再通过磷酸化激活AKT1这个钾离子转运蛋白。
我们知道低磷能抑制拟南芥种子根的生长，改变根构型，但这种反应存在着基因型差异。如Col、ws、Sha等品种在低磷条件下种子根受到强烈抑制，而Ler、Bay等品种在低磷条件下种子根几乎不受抑制。为研究拟南芥36个种磷酸盐吸收效率，Narany等()利用存在自然变异的品种来分析形态和生理参数。对品种磷吸收效率的测量表明，品种C24，Co和CalPAE值最高，而Col-O和Te的PAE值最低。
以测序验证的目的基因的编码区作为模板，设计引物，PCR扩增Southern杂交的探针，对探针进行碱性磷酸酶标记。提取麻疯树的基因组DNA，进行限制性酶切消化，凝胶电泳、转膜和固定，与探针杂交，洗膜，最后放射自显影检测。如果通过Southernblot分析发现hmgr和ggpps在麻疯树基因组中不止一个拷贝（在其他植物中发现有多个拷贝的），那么仅仅研究到手的一个基因拷贝显然是不够的，需要对其他拷贝进行相关研究，确定它们仅是简单的重复序列，还是同源性较高但功能已发生一定变化的同一基因家族的不同成员，抑或是丧失功能的假基因。
使已克隆基因或DNA片段中的任何一个特定碱基发生取代、插入或缺失变化的过程叫作基因的定点诱变，它是基因工程和蛋白质工程的重要手段，已经广泛应用于基因表达调控、基因结构与功能以及蛋白质性质等诸多研究领域。基因诱变包括用M13DNA进行的寡核苷酸介导诱变、寡核苷酸介导的PCR诱变、改进型双引物诱变、简并寡核苷酸引物、随机诱变等。Kozaki等通过定点诱变的方法对玉米ID1锌指蛋白的ID结构域进行了研究(Kozakietal.,)。利用定点诱变方法研究拟南芥的MADS结构域调控因子AGL15，分析出对基因表达极为重要的结构区域(ZhuandPerry,)。
在可能与互作直接相关的结构域用PCR方法构建一系列EMS1的点突变，体外表达同时也对ems1进行转基因。体外表达的蛋白用pull-down等实验验证是否结合。转基因植株观察表型是否被挽救、检测FRET或用免疫共沉淀等方法确定突变后的EMS1是否还能与TPD1结合。根据一些精细结构已知、与EMS1有一定相似度的LRR-RPK成员的信息推测EMS1的磷酸化位点，构建系列点突变，体外表达及转基因。体外进行激酶的磷酸化活性测试，转基因植株中筛选不能恢复或部分恢复表型但能够与TPD1结合的EMS1突变或挽救了表型但不能与TPD1结合的EMS1突变，与体外实验结合即能初步定位磷酸化位点。
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