轉(zhuǎn)基因技術的理論基礎來源于進化論衍生來的分子生物學。

基因片段的來源可以是提取特定生物體基因組中所需要的目的基因，也可以是人工合成指定序列的DNA片段。DNA片段被轉(zhuǎn)入特定生物中，與其本身的基因組進行重組，再從重組體中進行數(shù)代的人工選育，從而獲得具有穩(wěn)定表現(xiàn)特定的遺傳性狀的個體。該技術可以使重組生物增加人們所期望的新性狀，培育出新品種。

“轉(zhuǎn)基因”這個在全球承受無盡爭議的詞匯，成為2014年“科學美國人”中文版《環(huán)球科學》雜志年度十大科技熱詞之一。而爭議的關鍵在于人類是否像自己所認為的那樣，已經(jīng)可以代替上帝改造自然。畢竟人類曾經(jīng)認為地球是宇宙的中心。

(1)提取目的基因 

從生物有機體復雜的基因組中,分離出帶有目的基因的DNA片段，或者人工合成目的基因，或從基因文庫中提取相應的基因片段和PCR技術進行目的基因的增殖。

(2)將目的基因與運載體結(jié)合 

在細胞外,將帶有目的基因的DNA片段通過剪切、粘合連接到能夠自我復制并具有多個選擇性標記的運輸載體分子（通常有質(zhì)粒、T4噬菌體、動植物病毒等）上，形成重組DNA分子。

(3)將目的基因?qū)胧荏w細胞 

將重組DNA分子注入到受體細胞(亦稱宿主細胞或寄主細胞) ,將帶有重組體的細胞擴增，獲得大量的細胞繁殖體。

(4)目的基因的篩選

從大量的細胞繁殖群體中，通過相應的試劑篩選出具有重組DNA分子的重組細胞。

(5)目的基因的表達 

將得到的重組細胞，進行大量的增殖，得到相應表達的功能蛋白，表現(xiàn)出預想的特性，達到人們的要求。

轉(zhuǎn)基因技術的原理是將人工分離和修飾過的優(yōu)質(zhì)基因，導入到生物體基因組中，從而達到改造生物的目的。由于導入基因的表達，引起生物體的性狀，可遺傳的修飾改變，這一技術稱之為人工轉(zhuǎn)基因技術（Transgene technology）。

人工轉(zhuǎn)基因技術就是把一個生物體的基因轉(zhuǎn)移到另一個生物體DNA中的生物技術。具有不確定性。常用的方法和工具包括顯微注射、基因槍、電破法、脂質(zhì)體等。轉(zhuǎn)基因最初用于研究基因的功能，即把外源基因?qū)胧荏w生物體基因組內(nèi)（一般為模式生物，如擬南芥或斑馬魚等），觀察生物體表現(xiàn)出的性狀，達到揭示基因功能的目的。

人工轉(zhuǎn)基因技術和人工雜交技術是兩個概念

植物雜交技術是自體基因重組過程，不改變繁殖特性，但有組合優(yōu)質(zhì)基因的幾率，基本不會產(chǎn)生變異基因，即沒有剝奪其基本特性的作物。它可通過原生質(zhì)體之間的融合、細胞自體細胞重組、自體遺傳物質(zhì)自由組合轉(zhuǎn)移、自體染色體工程技術獲得，不改變植物的遺傳特性，可以提高優(yōu)質(zhì)率水平，從而培育出高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病毒、抗蟲、抗寒、抗旱、抗?jié)场⒖果}堿、等的作物新品種。

人工雜交技術可分為植物雜交和雜交畜牧

植物雜交是指近緣種間的有性繁殖，嫁接不屬于此列。利用體細胞雜交技術可以做到遠緣的雜交（比如紫菜甘藍、番茄馬鈴薯）。

雜交畜牧是指兩個不同近交系之間，優(yōu)質(zhì)品種的雌雄畜牧進行有計劃的交配，雜交所產(chǎn)生的第一代動物，具有兩親本遺傳的優(yōu)質(zhì)特性，用于改良家畜品質(zhì)，有著正常的生長周期和正常繁殖能力的畜牧品種。

自從人類耕種作物以來，我們的祖先就從未停止過作物的遺傳改良。過去的幾千年里農(nóng)作物改良的方式主要是對自然突變產(chǎn)生的優(yōu)良基因和重組體的選擇和利用，通過隨機和自然的方式來積累優(yōu)良基因。遺傳學創(chuàng)立后近百年的動植物育種則是采用人工雜交的方法，進行優(yōu)良基因的重組和外源基因的導入而實現(xiàn)遺傳改良。

因此，人工轉(zhuǎn)基因技術與傳統(tǒng)技術有著同樣的目的，其本質(zhì)都是通過獲得優(yōu)良基因進行遺傳改良。但在基因轉(zhuǎn)移的范圍和效率上，人工轉(zhuǎn)基因技術與傳統(tǒng)育種技術有兩點重要區(qū)別。

第一，傳統(tǒng)技術一般只能在生物種內(nèi)個體間實現(xiàn)基因轉(zhuǎn)移，而人工轉(zhuǎn)基因技術所轉(zhuǎn)移的基因則不受生物體間親緣關系的限制。

第二，傳統(tǒng)的雜交和選擇技術一般是在生物個體水平上進行，操作對象是整個基因組，所轉(zhuǎn)移的是大量的基因，不可能準確地對某個基因進行操作和選擇，對后代的表現(xiàn)預見性較差。而人工轉(zhuǎn)基因技術所操作和轉(zhuǎn)移的一般是經(jīng)過明確定義的基因，功能清楚，后代表現(xiàn)可準確預期。

因此，人工轉(zhuǎn)基因技術是對傳統(tǒng)技術的發(fā)展和補充。將兩者緊密結(jié)合，可相得益彰，大大地提高動植物品種改良的效率。

目前，轉(zhuǎn)基因技術已廣泛應用于醫(yī)藥、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、能源、新材料等領域。

藥物領域

目前已有基因工程疫苗、基因工程胰島素和基因工程干擾素等藥物。其使用基因拼接技術或DNA重組技術（即轉(zhuǎn)基因技術），指按照人們的意愿，定向地改造生物的遺傳性狀，產(chǎn)生出人類需要的基因產(chǎn)物，以此生產(chǎn)出的藥物原料和藥品。

基因工程疫苗

使用DNA重組生物技術，把天然的或人工合成的遺傳物質(zhì)定向插入細菌、酵母菌或哺乳動物細胞中，使之充分表達，經(jīng)純化后而制得的疫苗。應用基因工程技術能制出不含感染性物質(zhì)的亞單位疫苗、穩(wěn)定的減毒疫苗及能預防多種疾病的多價疫苗。

已經(jīng)商業(yè)化使用的部分基因工程疫苗：

乙肝疫苗、丙肝疫苗、百日咳基因工程疫苗、狂犬病基因工程滅活疫苗、腸道病毒71型基因工程疫苗、產(chǎn)腸毒素大腸桿菌基因工程疫苗、輪狀病基因工程疫苗、Asia Ⅰ型口蹄疫病毒(FMDV)的感染表位重組蛋白疫苗、弓形蟲基因工程疫苗、腸出血性大腸桿菌基因工程疫苗等。

基因工程胰島素

在2013年舉辦的第七屆聯(lián)合國糖尿病日主題活動上，與會專家指出“中國目前糖尿病患者數(shù)達1.14億，全球的1/3”。糖尿病的病因是胰島素分泌缺陷或其生物作用受損，所以最常用的治療方法就是以注射胰島素的方式補充人體內(nèi)胰島素。要獲得胰島素，最初只能從牛和豬的胰臟中提取。但是，每100千克動物胰腺只能提取出4-5克胰島素，產(chǎn)量低，遠不能滿足患者的需求。

1980年代初，美國一家公司通過轉(zhuǎn)基因技術實現(xiàn)了人體胰島素的工業(yè)生產(chǎn)。其原理是，將人的基因中負責表達胰島素的那一段“剪切”下來，轉(zhuǎn)入大腸桿菌或者酵母菌里，通過后者的快速增殖達到人體胰島素的大量生產(chǎn)。全球大多數(shù)糖尿病人才得到了很好的胰島素治療。

食品領域

利用分子生物學技術，將某些生物的基因轉(zhuǎn)移到農(nóng)作物中去，改造生物的遺傳物質(zhì)，使其在性狀、營養(yǎng)品質(zhì)、消費品質(zhì)方面向人類所需要的目標轉(zhuǎn)變，從而得到轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物。以轉(zhuǎn)基因生物為直接食品，作為原料加工生產(chǎn)的食品，以及喂養(yǎng)家畜得到的衍生食品，在廣義上都可以稱為轉(zhuǎn)基因食品。因其安全性被廣泛質(zhì)疑，國際社會對其尚存有很大爭議。

它的研究已有幾十年的歷史，但真正的商業(yè)化是近十年的事。90年代初，市場上第一個轉(zhuǎn)基因食品出現(xiàn)在美國，是一種保鮮番茄，這項研究成果本是在英國研究成功的，但英國人沒敢將其商業(yè)化，美國人便成了第一個吃螃蟹的人，讓保守的英國人后悔不迭。此后，轉(zhuǎn)基因食品一發(fā)不可收。據(jù)統(tǒng)計，美國食品和藥物管理局確定的轉(zhuǎn)基因品種已有43種。

自1996年首例轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物產(chǎn)業(yè)化應用以來，全球轉(zhuǎn)基因技術研究與產(chǎn)業(yè)應用快速發(fā)展。發(fā)達國家紛紛把發(fā)展轉(zhuǎn)基因技術作為搶占未來科技制高點和增強農(nóng)業(yè)國際競爭力的戰(zhàn)略重點，發(fā)展中國家也積極跟進，并呈現(xiàn)以下發(fā)展態(tài)勢：

一是品種培育速度加快。隨著生命科學、基因組學、信息學等學科的發(fā)展，轉(zhuǎn)基因技術研究日新月異，研究手段、裝備水平不斷提高，基因克隆技術突飛猛進，一些新基因、新性狀和新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。品種培育呈代際特征，全球轉(zhuǎn)基因生物新品種已從抗蟲和抗除草劑等第一代產(chǎn)品，向改善營養(yǎng)品質(zhì)和提高產(chǎn)量的第二代產(chǎn)品，以及工業(yè)、醫(yī)藥和生物反應器等第三代產(chǎn)品轉(zhuǎn)變，多基因聚合的復合性狀正成為轉(zhuǎn)基因技術研究與應用的重點。

二是產(chǎn)業(yè)化應用規(guī)模迅速擴大。截至2009年底，全球已有25個國家批準了24種轉(zhuǎn)基因作物的商業(yè)化應用。以轉(zhuǎn)基因大豆、棉花、玉米、油菜為代表的轉(zhuǎn)基因作物種植面積，由1996年的2550萬畝發(fā)展到2009年的20億畝，14年間增長了79倍。

美國仍然是最大的種植國，2009年種植面積9.6億畝；其次是巴西，3.21億畝；阿根廷，3.195億畝；印度，1.26億畝；加拿大，1.23億畝；中國，5550萬畝；巴拉圭，3300萬畝；南非，3150萬畝。值得一提的是，2000年以來，美國先后批準了6個抗除草劑和藥用轉(zhuǎn)基因水稻、伊朗批準了1個轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻商業(yè)化種植；加拿大、墨西哥、澳大利亞、哥倫比亞4國批準了轉(zhuǎn)基因水稻進口，允許食用。

三是生態(tài)和經(jīng)濟效益十分顯著。1996至2007年，全球轉(zhuǎn)基因作物的累計收益高達440億美元，累計減少殺蟲劑使用35.9萬噸。2008年，全球轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品市場價值達到75億美元。

轉(zhuǎn)基因技術具有廣闊發(fā)展前景。作為人口大國，糧食安全是關系到我國社會穩(wěn)定的重大戰(zhàn)略問題。我國人多地少，農(nóng)業(yè)資源短缺，干旱、高溫等極端天氣時有發(fā)生，農(nóng)業(yè)用水長期存在供需矛盾。要確?？诩Z絕對安全，中國人的飯碗里就要裝中國糧，就必須突破資源約束。歸根結(jié)底，依靠科技創(chuàng)新研發(fā)和應用具有抗病蟲、提升作物品質(zhì)等功效的轉(zhuǎn)基因技術，是解決糧食、生態(tài)安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。

轉(zhuǎn)基因技術的研發(fā)實踐表明，與常規(guī)育種技術結(jié)合，抗蟲和抗除草劑等基因作物的種植不僅能提高產(chǎn)量，而且能減少農(nóng)藥的使用，提升農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，保護生態(tài)環(huán)境。

目前，我國大面積應用的轉(zhuǎn)基因植物主要是抗蟲和抗除草劑作物。記者了解到，上世紀八九十年代，我國棉區(qū)棉鈴蟲大爆發(fā)，棉田大幅減產(chǎn)。美國公司轉(zhuǎn)基因抗蟲棉乘勢而入，一度幾乎占領我國華北棉區(qū)全部市場。1991年起，我國科學家開始轉(zhuǎn)基因抗蟲棉研究，8年后，國產(chǎn)抗蟲棉開始大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。目前，國產(chǎn)抗蟲棉種植面積已占全國抗蟲棉面積的95%以上，為國家的棉花生產(chǎn)安全作出重大貢獻