基因工程是用人为的方法将所需的某一供体生物的遗传物质DNA分子提取出来，在离体条件下切割后，把它与作为载体的DNA分子连接起来，然后导入某一受体细胞中，让外来的遗传物质在其中进行正常的复制和表达，从而获得新物种的一种崭新的育种技术。
1.基因工程的主要过程
目标基因可以从酶切的供体细胞染色体碎片中获得，或首先提取目标产物的mRNA，然后将其反转录合成cDNA而得，或从目标蛋白的氨基酸顺序推测出基因的碱基顺序，人工合成DNA片段。
将目标基因的两端和载体DNA的两端用特定的核酸内切酶酶切后，让它们连接成环状的重组DNA。因为这是在细胞外进行的基因重组过程，所以，有人将基因工程又称为体外重组DNA技术。
以质粒为载体的重组体DNA可以通转化进入受体细胞，而用噬菌体为载体的重组DNA可以通过转导或转染进入受体细胞。重组DNA在受体细胞中将自主复制扩增。多拷贝的重组DNA将有利于积累更多的目标产物。
虽然基因工程的操作有着非常强的方向性，但是，最终获得的并非是目标重组体的纯培养物，因为还有许多其他的细胞存在，如：目标基因可能没有被重组、重组的目标基因可能是反向的、重组DNA无法稳定存在于受体细胞中等。所以，筛选仍然是基因工程育种工作中的重要内容。因为在载体DNA中可以较容易地设置多种特定遗传标记（如药物抗性标记），因此筛选工作的目标性和有效性很高，是其他育种工作所无法比拟的。
2.基因工程的应用
目前，基因工程的应用已不只是实验室中的研究，而是有大量基因工程产品已经商品化生产。微生物的育种已进入了崭新的革命时代。
20世纪70年代出现的基因工程不同于传统的育种方法，该法所创造的新物种是自然演化中不可能发生的组合。这是一种自觉的、能像工程一样事先设计和控制的育种技术，可以完成超远缘杂交，是最新最有前途的育种方法。然而，基因工程的应用仍有很大的局限性，目前，基因工程产品主要还是一些较短的多肽和小分子蛋白质。因为基因工程的实施首先需要对生物的基因结构和顺序有充足的认识，而我们对基因的了解还十分有限，蛋白质类以外的发酵产物(如糖类、有机酸、核苷酸及次级代谢产物)产生往往受到多个基因的控制，尤其是还有许多发酵产物的代谢途径还没有被确证，所以，对于这些产物，基因工程(包括代谢工程)还难以完全取代传统的菌种选育方法。
目前，我们已可以通过基因工程手段，将已知的控制产物的调控基因进行改造，或将有关的调控基因或有关代谢途径中的酶的基因导入菌体，也可以加强代谢途径中有关酶的表达，以提高发酵产量或生产新产品，这就是所谓的代谢工程。
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