基因工程，又称DNA重组技术，是20世纪70年代初兴起的一项革命性技术，它结合了现代遗传学和分子生物学的理论与方法。这项技术的核心在于，通过人工手段将目的基因与载体DNA进行重组，并将重组体导入受体细胞，使得目的基因在新的遗传背景下得以表达，产生人类所需要的产品或特性。基因工程突破了天然物种之间的遗传壁垒，能够将任意来源的基因插入到不同生物的细胞中。
基因工程的研究内容主要包括：从复杂的生物基因组中提取出含有目标基因的DNA片段，这可能通过酶切消化或PCR扩增等技术实现。将这些外源DNA片段与自我复制且携带选择标记的载体结合，形成重组DNA分子。接着，将重组DNA导入适合的受体细胞，让它们一同繁殖。然后，筛选出含有重组DNA的细胞克隆，并从中提取扩增的目的基因。将目的基因克隆到表达载体，导入宿主细胞，以实现基因的功能表达，生成所需的物质或性状。
在农业应用上，基因工程主要体现在以下几个方面：
1. 抗除草剂植物：通过将能抵抗除草剂的基因转移到作物中，如将草甘膦的靶酶基因（EPSPS）引入油菜，产生了抗草甘膦的转基因作物，如大豆、棉花、玉米等，减少农药使用的同时保护作物生长。
2. 抗虫植物：通过克隆苏云金杆菌中的Bt基因，将其转移到作物中，创造出抗虫的转基因植物，如Bt烟草、番茄、水稻和棉花等，减少了对化学杀虫剂的依赖，有助于环保和食品安全。
3. 动物基因工程育种：主要用于改良动物的经济性状，如培育出高产、抗病的家畜和家禽，或者通过转基因动物生产药物，如含有人体基因的猪可能解决异体器官移植的排异问题。
在医学领域，基因工程药物已经成为一个快速发展的重要方向，包括重组胰岛素、尿激酶、生长激素、干扰素等，这些基因工程药物提高了治疗效果，降低了副作用。此外，基因疗法也在疾病治疗，特别是遗传病的治疗中展现出巨大潜力，如针对某些罕见病的基因治疗临床试验正在进行。
基因工程以其强大的实用性和广阔的应用前景，对现代农业、医学以及生物技术产业产生了深远影响，极大地推动了科技进步和社会发展。然而，同时也要注意其可能带来的伦理、环境和社会问题，需要在科研和应用中找到平衡，确保科技发展的可持续性和安全性。
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