La mutagénesis es el cambio en una o varias características morfológicas y fisiológicas de una especie causado por un agente mutagénico, bien sea químico o físico, que se transmiten a su progenie.
En caña de azúcar se ha utilizado la mutagénesis acoplada al cultivo de tejidos in vitro desde la década de los 60´s, como herramienta para la producción de variabilidad genética como materia prima de algunos programas de mejoramiento genético alrededor del mundo.
El paso principal es inducir la variabilidad genética, utilizando un agente mutagénico químico como el 2,4-D, Dicamba, EMS, (Figura 3), o algún agente físico como las radiaciones ionizantes con cobalto 60, luz UV, rayos X, o cualquier otro. El segundo paso consiste en realizar un proceso de selección de los genotipos con promesa de valor asociados al carácter que se desea mejorar; por lo general tolerancia a estrés hídrico, genotipos tolerantes o resistentes a plagas y enfermedades.

En la Dirección de Agricultura y Soberanía Alimentaria de la Fundación Instituto de estudios avanzados, se tiene experiencia en la aplicación de radiaciones ionizantes con cobalto 60 (Co60) en el cultivo de caña de azúcar, para la búsqueda de genotipos tolerantes a la enfermedad del Raquitismo causada por la bacteria Leifsonia Xili. Ello obliga a someter en condiciones de bioseguridad estricta a los genotipos irradiados a una inoculación con el patógeno causante de la enfermedad, para luego ir seleccionando aquellos genotipos que muestran características de resistencia o tolerancia.
Por otro lado, materiales irradiados se someten a una presión de selección, con el uso del Polietilen Glicol 8000 simula la condición de sequía. Se realizan varios ensayos con diferentes concentraciones del agente de presión de selección (PEG8000), por lo que todos los materiales que sobreviven en condiciones extremas se van multiplicando hasta obtener la población base que será llevada a campo en condiciones de sequia y finalmente seleccionar genotipos elites con características agronómicas deseables. Es un proceso de mejora que por la vía convencional puede durar muchos años, pero con las técnicas biotecnológicas este tiempo puede verse reducido a unos dos o tres años. En este sentido, es preciso destacar que en México han obtenido variabilidad genética bajo la aplicación de radiación ionizante (Co60) utilizando rayos gamma a una dosis de 30-35 Gy en Caña de azúcar.