近十年來，隨著分子生物學的發展，一門新的學科應運而生。它就是在分子水平上，於生物體外用人工方法進行遺傳物質（DNA）的重新組合，改變生物性狀，創造生物新品種的遺傳工程學。顯而易見，遺傳工程在人們面前展現出一幅令人欣羨而又讚嘆的遠景，有時可以使人想入非非、心蕩神馳，以至看上去它完全象是一種科學幻想。但是，在許許多多初獲成功的神奇實驗中，又使人們似乎看到了將會成為現實的明天。由於我們很難一古腦地將有關遺傳工程的眾多知識通俗易懂地介紹給讀者，而且還需要本著循序新進、先易後難的原則。所以只好先從高等植物遺傳工程（大多是細胞水平上的遺傳工程）的片斷談起。
在遺傳工程的實驗室裡，人們看到一株株生長挺拔的菸草、有的已經開花，結籽。這些菸草雖然和田間常見的菸草沒有什麼兩樣，可是，它們的來歷絕非尋常！在這個實驗裡，參觀者看不到播種、施肥、中耕、除草之類的耕耘；所能看到的是實驗員從一張普通的菸草葉子上，通過顯微技術的操作，取出單個細胞，然後在無菌的條件下，把這些細胞移植在特製的培養基上。於是，這些單個的細胞便逐漸長成了一棵棵完整的植株。植物細胞何以能有如此高超的本領？為什麼被投與
「植物細胞的全能性」的佳？這是因為一個植物的細胞中，能夠囊括一棵植物所具有的全部遺傳信息的緣故。無論如何，目前動物細胞的組織培養，不但不能使小白鼠的肝臟細胞培養成小白鼠，就連培養成一個完整的肝臟也不可能。無怪乎生物科學工作者面對植物細胞的「全能表演」，簡直無異於體育館裡觀眾對體操全能冠軍的讚嘆。
當菸草被一種細菌侵染後，在它的葉片上，會出現許許多多狀似火燒樣的病斑，這就是人們常說的菸草野火病。從事遺傳工程的研究者，並沒有採取以往慣用的化學藥劑或抗菌素來防治它。他們採用了一種全新的方法，用一種和細菌毒素相仿的胺基酸類似物，對菸草葉肉細胞的原生質體進行處理，處理後大部分的葉肉細胞失去了存活的能力，只有殘存的愈傷組織，把這種愈傷組織，放在特定的人工培養基上培養，使之長成完整的植株。恰恰就在這些植株中，他們篩選到了抵抗菸草野火病的個體，即便再把能夠導致菸草發生野火刑的細菌接種上去，這些菸草植株仍能安然無恙地存活。就這樣，野火病被那些神奇的遺傳工程師用獨特的滅火術在實驗室中撲滅了。
人們在吃米飯的時候，很少有人會想到在水稻中也存在著與微生物相近似的胺基酸調節系統，這個系統就像是一個產生多種胺基酸的自動化工廠。從營養學的角度來看，諸如賴氨酸、蛋氨酸等在穀粒中是遠遠不足的。從事遺傳工程研究的人們發現，穀粒中的氫酸、蛋氨酸之所以不能較多積累，其原因是由於存在著一種被叫做「反饋抑制」作用的結果。這就是說，賴氨酸、蛋氨酸的生產，是須要經過許多道工序才能合成，當賴氨酸、蛋氨酸產品積累到一定量時（在穀粒中很少）它就會反過來抑制上一道工序的進行而使賴氨酸、蛋氨酸產品不再繼增加。既然如此，何不設法打破這個「反饋抑制」，而使穀粒中的賴氨酸、蛋氨酸的合成「工藝」延長下去，從而提高穀粒的營養價值？遺傳工程師們突破了反饋抑制的「封鎖」，他們用一種誘變劑處理懸浮培養的水稻愈傷組織，從篩選出來的抗誘變劑的水稻愈傷組織的胺基酸成分分析中，發現了賴氨酸、蛋氨酸的含量大大地增加了。當然，這方面的工作還要經過一段時間的實踐，才能實際應用到改良作物品質的育種工作中去。
細菌的基因能進人植物細胞嗎？人的想像力是豐富多彩的。既然人們已經知道了控制植物遺傳性狀的是DNA，那麼，產生能否將外來的DNA引入到植物中來，從而改變它們的性狀或生物合成的能力的想法，就決不會是荒唐可笑的了。事實上，用同位素標記細菌DNA的手段，已經證明了細菌的DNA能夠進入到植物細胞中來。雖然有的實驗指出了進入植物細胞的外來DNA，大部分被植物的脫氧核糖核酸酶降解了；可是也有許多實驗證明了進入植物細胞的細菌基因，表現出了提供基因的細菌特有的遺傳性狀。
大家知道。有一種被稱為卡那黴素的抗菌素，當它的濃度在50~100微克/毫升時，就會損害矮牽牛幼苗的發育，但是用從一種對卡那黴素有一定抵抗能力的大腸桿菌中分離出來的DNA，對矮牽牛的花粉給以巧妙地處理後，在特定條件下將花粉培養成的矮牽牛植株獲得了抗卡那黴素的能力。這可算作是細菌的基因能夠進入植物的一個較為成功的例子。順便說句，用從開紅花矮牽牛中提取的DNA，處理開白花的矮牽牛幼苗，可以培育出開粉紅色花的矮牽牛植株來。用從一種植物中提取的DNA，「餵」給另一種植物，從而達到轉移遺傳信息的目的，再結合植物的組織培養，可能會給高等植物的遺傳性狀的改造，開拓一條新路，前所未有的植株將可能問世。
遺傳信息的轉移，從技術上來說當然是很困難的，它迫使人們另謀新路。於是有人藉助噬菌體做為轉移遺傳信息的運載工具，用它為媒介將某些特有的遺傳信息轉移到高等植物中去。許多人不約而同地企圖將固氮基因摻入到作物中去，令其也能固定空氣中的氮。有人就曾把一種豌豆的固氮能力，轉移給了另外一種缺失固氮能力的豌豆。有人將懸浮培養的胡蘿蔔細胞和固氮菌聯合培養，使胡蘿蔔的愈傷組織可以在無氮培養基上緩慢地生長。這些工作距離人們的實際應用雖然還差得很遠，但至少能使沒有固氮能力的作物獲得固氮能力的設想，看到了一絲希望。
魔術師的表演常使觀眾眼花撤亂，贊聲不絕。可是，如果遺傳工程有朝一日能搬上舞臺的話，肯定會令觀眾為之瞠目結舌。想一想，將一個植物的細胞核完好地從細胞中取出，就已經相當圈難了，假如再使它安然無恙地穿越另一個植物細胞的原生質體的質膜，搬進到一個全新的環境中去。為此，即便是一個能「妙手回春」的優秀外科大夫，也會感到不可思議。可是已經可以將矮牽牛的離體細胞核，移植到粉藍菸草和玉米的原生質體中去了。誠然，關鍵的問題是移入的細胞核能否融合併且讓基因重新組合。因為細胞核是遺傳控制的中心所在地，俏若移植的細胞核能夠在它的新居裡表現出它所施加的影響，那就更有意義了。現在，在體細胞雜交的工作中，用一種葉綠素缺乏的菸草和種光敏感的菸草，在細胞脫壁後令其融合，並把融合後的原生質體，培養成功了一種葉綠素正常而對光不敏感的雜種菸草。從這裡我們可以想到，在雜種菸草的細胞中，兩個品種菸草的細胞核，或者細胞核內含物之間，總是發生了一定的關係。
再說，綠色植物的光合作用，人們是不陌生的，當前，由於組織培養技術的發展，已經能夠把藻類的葉綠體，移植到胡蘿蔔的原生質體中去，（儘管目前引入的葉綠體還沒有表現出它們的活力）。照射在植物上的太陽能，被植物利用的不超過0.5%，假如，有朝一日我們能夠為由於代謝障礙或其它原因喪失葉綠體的作物移進外來的葉綠體；或者將一種光合效率高的植物的葉綠體，引進光合作用效率低的作物，以提高作物光合作用的能力，就將會使作物的產量成倍地增長！看到這裡，讀者一定會感到遺傳工程是相當富有吸引力的。可以說，它為人類造福時刻的到來，也不會很遠了。