一、 基因工程和工业
1.基因工程与食品工业
基因工程能够在以下几个方面影响着食品工业：
（1）改进食品原料
食品原料主要有植物的和动物的，记得一个寓言说过，一个小孩子吃饭的时候抱怨鱼刺太多，他爸爸语重心长地说：“孩子，鱼生下来不是为了让你吃它”。这个寓言很有意思，这让我们能够体会到万事万物都有他存在的理由，但从人类的利益角度来说，我们希望的是通过我们的努力，把人类的主要食品进行一些改造，使它们一生下来就是为了更好地让我们享用。
判断一个食品原料的好次主要看它的营养成分，贮存特性和加工特性等。通过基因工程，我们可以增加或减少一些食品原料的营养成分，从而更加能够满足我们的营养需求。例如，水稻，玉米等谷类食物中的赖氨酸含量较少，我们可以通过基因工程的手段，既可以通过诱导突变的手段，筛选一些赖氨酸含量高的品种，也可以人为导入一个外源的表达盒，这个表达盒能够强表达赖氨酸合成的限制酶，促进赖氨酸的表达。
通过基因工程，我们还能够增加一些食品原料的贮存期，例如，以色列科学家通过诱导突变，能够把番茄的货架期提高到了三个月左右。
我们知道，食品原料的加工性能也决定其应用价值，我们知道，做面包和做拉面要求其淀粉的成分不一样，一般来说，直链淀粉越多，支链淀粉越少，其拉伸性能就越差，就越适合做面包而不适合做拉面。同时，某一个加工性能好的，但其产量或抗病性又可能较差，所以，要得到一个既适合加工，产量又高，而抗病能力强的品种，可以通过我们基因工程的手段，进行诱变育种，筛选出一个优秀的小麦品种。
（2）改良食品工业用菌种
菌种在在食品工业上应用十分广泛，所有的发酵食品，包括酒，酱，面包，味精，酸奶，食醋等，都需要菌种的发酵，而菌种的好坏，不尽决定了产品的品质，产率，还决定了生产原料的种类，生产设备的组成，产品纯化流程的繁简等，选一个好的菌种，不仅能够提高产品的质量，还能够节约人力物力，增加效益。但是，自然界能够供我们选择的菌种毕竟有限，通过传统的筛选，仅仅能够得到一些性状优良的品种，如果要提高这些菌种的质量，还需通过诱变，或者人为导入或敲除某一基因，使菌株发生性状的改变，再从中筛选出更加符合食品工业生产要求的菌种。
（3）保健食品和食品疫苗
保健食品，根据《保健食品注册管理办法(试行)》，保健食品的定义为：保健食品是指具有特定保健功能或者以补充维生素、矿物质为目的的食品，即适宜于特定人群食用，具有调节机体功能，不以治疗疾病为目的，并且对人体不产生任何急性、亚急性或者慢性危害的食品。
基因工程在生产保健食品方面，主要体现在，通过改造特定作物的基因，使某一食品中的特定的维生素，不饱和脂肪酸，超氧化物岐化酶(SOD)以及有利的微量元素含量增高。提高其保健的功效。
食品疫苗，是指能够表达特定亚单位疫苗的食品，目前，科学家已经在番茄，香蕉，马铃薯等作物中表达乙肝疫苗，有望在不久的将来，我们只需要吃几个番茄，就能接种乙肝疫苗，而不必忍受有皮肉之痛的注射接种。
（4）改善食品的风味
食品的风味。风味是指人们接受到食品的刺激后，感觉器官产生的嗅觉、味觉、 视觉、触觉。鼻腔粘膜的嗅觉细胞对挥发性气体具有察觉能力，口腔的味蕾，能够察觉到甜、酸、咸和苦味等。风味的感知主要与三叉神经系统相关，它不仅能感觉辣、冷、美味等，也能感觉由化学物质引起的而至今未鉴定的风味。非化 学的或间接感觉(视觉、听觉和触觉)也会影响味觉和嗅觉。
通过基因工程，把某一酶基因克隆到特定的作物中，可提转变为风味物质的能力，从而增加食品对人的美好刺激。从而使我们在享用这些食品时得到更多的美好享受。
2. 基因工程和医药工业
1.2.1 基因工程药物品种的开发
通过基因工程细菌，或者植物，甚至动物，来等表达对人类有益且不易从自然环境中采集的一些重要蛋白，可产生有重要生理活性小肽或蛋白质。章 L大肠杆菌培养液就可以生产等量的生长激素抑制素，这是十分惊人的成果，能带来的巨大的社会效益和经济效益。重组人胰岛素于1982年获得美国FDA批准，称为第一个上市的基因工程药物。目前红细胞生成素、粒细胞集落刺激因子等均有基因工程生产的药物已经商品化，给人类的健康作出了杰出的贡献．
1.2.2 新药筛选模型的建立
各种酶、受体的筛选在新药开发中越来越被广泛应用，然而，通过动物体提取往往得到的数量很少，不利于采用进行自动化的高通量筛选，通过基因重组技术，我们可以利用改造的工程菌来表达这些酶蛋白或其亚基，以及其配体、受体，大批量培养，表达，和纯化，这一难题可以迎刃而解。近年来，肾上腺素受体、和蕈毒碱M1受体等已在大肠杆菌或酵母菌中表达成功，而且这些受体和动物组织的受体完全一样。上海医药工业研究院应用基因重组技术，建立了酵母双杂交系统，用以筛选治疗对胰岛素不敏感的糖尿病的新药，应用DNA印记（Southern）杂交筛选一些作用于多聚乙酰途径的新抗生素生产菌的技术也已经建立，这些都为我们寻找新药带来了希望。
据香港商报最近报导，台湾发现华人糖尿病致病基因。台湾医学界研究团队公布，首度发现华人特有的第二型糖尿病致病基因，未来有助于糖尿病新药的设计与开发。
研究团队利用高密度基因型鉴定方法，分析2798名第二型糖尿病的基因，找出第二型糖尿病致病基因RTPRD（位于第九号染色体）与SRR（位于第17号染色体），这是全球首次发现，也是华人特有的致病基因。
相较于第一型糖尿病是先天性自身免疫疾病，第二型糖尿病是一种新陈代谢异常的慢性疾病，主要由身体对胰岛素的阻抗性不良所引起。
1.2.3 应用基因工程技术改良菌种
改良菌种的最好例子是青霉素，1943年，青霉素刚开始发现的时候，产量只有20单位/ml，科学家们通过诱导突变和筛选产生新的菌种，到了1945年，产量已经提高到了8000单位/ml，再经过进一步的努力，现在的青霉素产量已经超过85000单位/ml， 提高了几百倍，拯救了无数的生命。
1.2.4 基因工程技术在改进药物生产工艺中的应用
（1）将药物合成的限制酶基因与一个强启动子连接，构建到一个表达质粒并导入生产菌株中，这些酶提高菌的表达从而提高药物的产量。
（2）抑制甚至敲除菌株中一些不利于药物合成，提取、精制、半合成的基因，提高药物产量，简化表达后的处理程序。
（3）将药物基因与表达信号肽的序列相连接，使得药物表达之后直接分泌到细胞外，大大简化纯化的流程。
（4）利用转基因动、植物生产药物。转基因动、植物随着基因工程技术的日益成熟而出现，具有不可估量的发展前景。转基因动、植物有望成为生物药品发展的主流。如人体蛋白AAT的国际市场价格为l0万美元／g，而每升转基因羊的羊奶中人体蛋白AAT含量可达20 g。
3. 基因工程和能源工业
基因工程在能源上的应用，主要是指其在生物能源领域。我们知道，生物能源就是生物直接或间接利用太阳光来生产人类可以控制和有效利用的能源。包括沼气，酒精，生物柴油，生物电池等。
一般来说，沼气的利用是菌群相互作用的产物，而如何进行菌群之间的最优组合，除了自然选择压力之外，人类可以通过基因工程，通过导入质粒或者基因敲除，改变菌株的一些代谢环节，使其更利于甲烷的积累，也可以通过诱变筛选，最终筛选出更优异的菌种，进行适当的优化组合，从而提高甲烷的产生率。
随着石油这种不可再生资源的大量消耗，价格不断攀升，曾有人预测21世纪将是酒精燃料大幅度取代汽油的世纪。如今，我们进入21世纪已经十年了，这种想象却只是在巴西能够实现，在巴西，全国50%的汽车都以酒精为燃料，这样不仅为巴西节省了大笔的外汇资源。酒精作燃料还有很多好处，可再生，环境友好等，但是，决定酒精的消费程度还是价格，在巴西，酒精燃料的价格比汽油便宜４５％，价格的杠杆撬开了巴西的酒精市场。我们知道，巴西是世界第一大甘蔗生产国，年产甘蔗产量接近4亿吨，利用用甘蔗渣生产酒精能够生产成本低廉的酒精。而在其他国家，由于没有这种优势，酒精的成本远高于汽油。如果酒精的发酵技术没有根本的突破，酒精的成本不能减低，酒精这种清洁能源代替汽油就很难得到推广。
我们知道，植物体的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素，而这三种物种都能够通过微生物的一系列分解，最终转化为酒精和其他物质，只是分解这三种物质的菌株的生长速度，产生酒精的速度和数量还不能实现大规模的工业化生产。通过基因工程，改变相关微生物的基因，我们就能够优化其代谢的途径，从而提高其分解植物体的能力。大家知道，我国是世界上最大的农业生产国，每年产生各类作物秸秆约7亿吨，其中有约50％未得到有效处理和利用，不仅浪费了资源，而且还由于大量秸秆的露天焚烧，导致严重的大气污染并引发火灾和影响高速公路与民航的运行安全。如何将秸秆更加高效地转化为酒精燃料，是基因工程能够并正在努力解决的难题。
生物电池是一个生物技术、化工技术和电子技术相结合的一个高科技产物。它是 通过微生物的代谢，将燃料中的化学能转化为电能的装置。一般来说，微生物电池具有环保和可再生的优势，但是，生物电池的功率比较低，所以导致生物电池的体积较大。如何提高生物电池的产电效率，是基因工程急需解决的一个难题，相信在不久的将来，通过一系列的改进，生物电池能够广泛应用于世。
4． 基因工程和饲料工业
饲料工业是在工业化水平提高到一定阶段后，依靠动物营养学和饲料科学而发展起来的跨行业、跨部门、跨学科的新兴工业。
磷是动物生长、繁殖、骨骼化及代谢所必需的矿物元素之一，作为动物饲料主要成份的植物性饲料中虽含有相当数量的磷，其中50～70% 是以植酸磷(六磷酸肌醇)的形式存， 单胃动物缺乏分解植酸磷所必需的酶，不能有效利用植酸磷中的磷。这样的磷就随着粪便排出体外，容易造成污染环境和浪费资源，饲料工业还需要额外添加无机磷，增加成本，而且动物的利用率很低。植酸酶可使植酸磷降解成肌醇和磷酸，通过基因工程的手段，使之在大肠杆菌或酵母中表达，直接添加于饲料中，不仅提高磷的利用率，而且菌体还可以作为单细胞蛋白，补充饲料中的氨基酸。
上面是基因工程在工业生产中的四个主要应用领域，基因工程对工业的影响还远不只这些，几乎一切直接或间接和生物相关的工业都能够受益于基因工程的发展，包括化妆品工业、造纸工业、橡胶工业、采矿工业等都有基因工程的发挥之处。
总之，生物在工业上大有可为，通过基因工程来优化工业生产中的生物因素，能够降低成本，提高生产效率和开发新的工业领域。因此，我们应该在深入开展生物基础研究的同时，能够将生物产业的最新成果和工业生产发展相结合，提高生物科学的产业转化率，推动高科技服务生产的进程，同时，工业的发展，也为生物科学提供更多的课题，在寻求解决这些问题的技术的过程中，我们将积累更多的生物知识，从而实质上促进生物学的进一步发展。
二、基因工程和农业
1．基因工程和作物营养品质改良
作物的营养品质主要指人类采食部分的各种物质组成的数量和比例，影响作物的营养品质的因素很多，包括土壤，气候，栽培措施等，但是最终的决定因素还是作物的基因组，而通过基因工程的手段，我们可以对基因组进行一系列的改造，从而修饰或改变其组成或表达方式，达到改变作物营养品质的目的。
玉米是高产的粮食作物，也是主要的饲料和工业原料作物，但玉米的营养品质相对较差，蛋白质、赖氨酸含量也低。世界卫生组织提供的资料显示，由于赖氨酸含量低，玉米种子中的蛋白质，只有４５％－５０％被人和动物利用。曾经一段时间，科学家希望通过常规育种方法来提高玉米种子中的赖氨酸含量，但都进展缓慢。近年来，科学家通过构建载体进行遗传重组，已经获得了高赖氨酸的玉米品种，另外，转基因高植酸酶玉米和高油玉米等也已经获得成功，其中中国农业科学院生物技术研究所范云六院士领衔的研发转基因高植酸酶玉米已经于2009年11月获得了农业部颁发的生物安全证书。
近几年，“黄金水稻”引起了很多人的关注。所谓的黄金水稻，就是一种能够产生维生素β胡萝卜素的转基因水稻。因为它的外观呈现出类胡萝卜素的颜色，从橙黄色到微黄色，所以被称为黄金水稻。据资料维生素A缺乏症每年导致50万人失明和多达100万人死亡。黄金水稻能够补充人体内的的维生素A， 从而能够缓解维生素A缺乏造成的多种危害。这种黄金水稻是通过基因工程的手段，向水稻中引入三个酶合成基因，这三个酶能够将水稻未成熟胚乳中的栊牛儿二磷酸(GGPP)转化为β-胡萝卜素及其它类胡萝卜素。
