基因工程的主要应用在农牧业、食品工业、环境保护、医学、医药卫生等方面。
1、农牧业、食品工业方面：运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。比如：转基因鱼生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼（中国）；转基因牛乳汁中含有人生长激素的转基因牛（阿根廷）；转黄瓜抗青枯病基因的甜椒；转鱼抗寒基因的番茄；转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯；不会引起过敏的转基因大豆；超级动物导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠；特殊动物导入人基因具特殊用途的猪和小鼠；抗虫棉：苏云金芽胞杆菌可合成毒蛋白杀死棉铃虫，把这部分基因导入棉花的离体细胞中，再组织培养就可获得抗虫棉。
2、环境保护方面：基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。利用基因工程培育的指示生物能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。
3、医学方面：基因作为机体内的遗传单位，不仅可以决定我们的相貌、高矮，而且它的异常会不可避免地导致各种疾病的出现。某些缺陷基因可能会遗传给后代，有些则不能。基因治疗的提出最初是针对单基因缺陷的遗传疾病，目的在于有一个正常的基因来代替缺陷基因或者来补救缺陷基因的致病因素。
4、医药卫生方面：基因工程胰岛素、基因工程干扰素、其它基因工程药物（比如人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等）、基因诊断与基因治疗、SCID的基因工程治疗。
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