前质体呈杆状或长椭圆形态，长度在1-3微米之间，由外膜和内膜构成的双层膜包裹，内部基质含有DNA、核糖体及少量可溶性蛋白。与成熟质体相比，其缺乏LHC蛋白复合体、叶绿素分子以及完整的电子传递系统。内膜结构在未分化阶段保持平滑状态，在光照刺激后会启动折叠形成膜片层系统[3] [5] 。
在茎尖分生组织外植体中，前质体维持未分化状态需依赖2,4-D等生长素类物质，而细胞分裂素的存在会诱导其向叶绿体分化[1] [4] 。胚胎发育过程中，前质体在根茎原基形成阶段激活基因表达程序，核基因组通过调控RNA稳定性与蛋白质合成来协调分化进程[4] 。
光照条件下，内膜系统通过形成扁平囊泡逐渐发育为基粒结构，同时启动叶绿素合成通路[3] 。黑暗环境中，内膜发育受限而形成前片层体，此时质体称为黄化体，但仍保留在光照后转化为叶绿体的潜能[6] 。特定情况下，前质体可直接分化为白色体或淀粉体，例如块根细胞中的前质体在避光条件下积累淀粉颗粒发育成淀粉体[2] 。
作为质体发育的原始形态，前质体承担着储存遗传物质和响应环境信号的双重功能。其DNA编码部分质体特有蛋白，在分化过程中与核基因组协同调控叶绿体发育相关基因的表达[4] 。在禾谷类植物组织培养中，前质体状态的维持与愈伤组织增殖直接相关，而向叶绿体的转化标志着器官发生阶段的启动[1] 。
前质体具有三种主要分化路径：在叶片发育过程中转化为叶绿体，在储藏器官中发育为白色体，在花色形成部位分化为有色体[2] [5] [6] 。白色体既可从前质体直接分化产生（如马铃薯块茎），也可由退化的叶绿体转化而来；有色体的形成则涉及类胡萝卜素的积累和膜系统的重构[2] [6] 。这一转化过程受到细胞定位信号与激素水平的精密调控，例如胚乳细胞中的前质体优先分化为淀粉体[1] [2] 。
对前质体分化机制的研究为作物遗传改良提供理论依据，通过调控前质体向叶绿体转化的效率可提升植物光合作用能力[4] [6] 。在组织培养技术中，控制培养基激素配比以维持前质体状态，是提高禾谷类作物再生能力的关键技术环节[1] [4] 。此外，前质体基因组作为半自主性遗传系统的研究模型，为揭示细胞器与细胞核的协同进化机制提供重要线索[4] 。