研究表明，OsSKIPa基因会调动其它水稻抗旱基因的表达，从而增强水稻细胞的活力，提高水稻在缺水条件下的生存能力，降低干旱引起的产量损失，提高OsSKIPa基因在植物体内表达水平，可以显著提高水稻抗旱性。这种类似触发链式反应的独特作用机制以前从未在水稻研究中发现过。进一步研究还表明，水稻、人和酵母三类生物中的SKIP(OsSKIPa的同源基因)蛋白具有完全不同结合蛋白，这种惟一性和特异性对基因进化和新抗旱基因的发掘具有重要意义。
6.抗除草剂
化学除草剂在现代农业中起着十分重要的作用。理想的除草剂必须具有高效、广谱的杀草能力， 且对作物及人畜无害， 在土壤中的残留短， 成本不高。但现在要开发出1种新的符合上述要求的除草剂的成本越来越高， 选择的机率也在明显降低。通过基因工程来提高除草剂的选择性以及对作物的安全性， 具有重要的意义。同时， 在作物中导入高抗除草剂基因， 也可使人们更自由地选择适合轮作、套作的作物种类。现在， 针对不同除草剂作用机理， 已获得抗除草剂的转基因烟草、番茄、马铃薯、棉花、油菜、大豆和水稻等作物。
7.基因工程生物固氮
氮是植物生长必不可少的1种元素， 农业生产中氮是使作物获得高产的基本条件。氮素的来源有工业固定、生物固定和自然放电等。化学氮肥对作物产量提高有显著的作用， 但也有其不容忽视的弊病， 那就是能源的消耗、环境的污染和生产成本的提高。而生物固氮则能在常温、常压下合成氮肥， 从而大幅度地节约能源并且不会对环境造成严重的污染， 所以多年来一直受到科研人员的关注。特别是近10年来， 固氮基因工程得到了飞速发展， 对固氮的机理和应用性进行了大量的研究。固氮基因工程主要是将克氏肺炎杆菌固氮基因( nif )导入到不能固氮的微生物或者植物中， 以获得固氮微生物或固氮植物。日本国立遗传研究所通过质粒PRD1将nif引入到根际微生物中， 发现乙炔的还原能力增强3倍， 种植120 d的水稻中有1 /5 的氮是来自章 jc5564转移到无固氮能力的水稻根系菌4502Y中， 表现出较强的固氮能力， 经测定接种有该菌的水稻发育明显优于对照植株。中国农业科学院沈桂芳等通过叶绿体基因工程，构建含有nifH，nifM，标记基因盒及叶绿体同源片段的载体，用基因枪法导入烟草叶绿体基因组中并培养成植株，同时将nifH，nifM基因导入衣藻叶绿体基因组中并得到了表达。有望在未来，经过几代人的努力，最终实现植物自身固氮。
三、医疗和基因
1. 基因对人类健康的影响巨大
基因是人类遗传信息的化学载体，所有的基因组合起来，就形成了一个精确而庞大的程序，影响指导着我们身体的所有新陈代谢活动。而这些新陈代谢组成了一个相互影响，相互调控，相互依赖的网络，如果因为基因突变，或者其他原因导致其工作不正常而导致代谢网络的任何一个环节出现差错，都有可能导致疾病。
正常情况下，细胞分裂，包括为发出细胞何时分裂指令而联合工作的信号网络都是在严格控制条件下进行的。一旦细胞分裂失去控制，就会引发癌症。某些环境因素条件下会造成突变（例如吸烟），一些遗传因素也可能诱发突变。这些突变如果影响到癌基因，就可能引发细胞的无序扩增，最终形成癌肿瘤。在基因工作正常的时候，我们的身体能够发育正常，功能正常。如果一个基因不正常，甚至基因中一个非常小的片断不正常，就也可能引起发育异常、疾病，甚至死亡。
人类的基因组，大约有2万个基因。人类基因组计划是美国科学家于1985年率先提出的，旨在阐明人类基因组30亿个碱基对的序列，发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息，使人类第一次在分子水平上全面地认识自我。此计划于1990年正式启动，章 。2000年6月26日，参加人类基因组工程项目的美国、英国、法国、德国、日本和中国的6国科学家共同宣布，人类基因组草图的绘制工作已经完成。最终完成图要求测序所用的克隆能忠实地代表常染色体的基因组结构，序列错误率低于万分之一。 95%常染色质区域被测序，每个Gap小于150kb。完成图于2003年完成，比预计提前2年。2001年2月12日，美国Celera公司与人类基因组计划分别在《科学》和《自然》杂志上公布了人类基因组精细图谱及其初步分析结果。其中，政府资助的人类基因组计划采取基因图策略，而Celera公司采取了“鸟枪策略”。至此，两个不同的组织使用不同的方法都实现了他们共同的目标：完成对整个人类基因组的测序的工作；并且，两者的结果惊人的相似。整个人类基因组测序工作的基本完成，为人类生命科学开辟了一个新纪元，它对疾病的引发机制、疾病诊断、疾病防治、新药开发、健康长寿等领域，有深远的影响和重大意义，标志着人类生命科学一个新时代的来临。
随着人类基因组逐渐被破译，生命的本质和疾病在基因水平上的原因也将被深入研究，人们的健康生活也将发生巨大变化。多年的研究证实，几乎所有的遗传疾病都直接和基因的突变相关。由于基因突变造成的遗传疾病又可以分为单基因疾病和多基因疾病。
单基因遗传病：起源于单一（对）基因的突变。单基因遗传病的传递方式是按孟德尔法则（Mendelian law）传至后代的。新突变所致的患者可无家族史。目前已知的单基因遗传病有3000余种。根据突变基因所在的位点和性状的不同，而区分为下列不同类型。
1．常染色体显性遗传病（autosomal dominant disorder）致病基因在常染色体上，等位基因之一突变，杂合状态下即可发病。致病基因可以是生殖细胞发生突变而新产生，也可以是由双亲任何一方遗传而来的。此种患者的子女发病的概率相同，均为1/2.此种患者的异常性状表达程度可不尽相同。在某些情况下，显性基因性状表达极其轻微，甚至临床不能查出，章 penetrance）。由于外显不完全，在家系分析时可见到中间一代人未患病的隔代遗传系谱，章 dominance）。还有一些常染色体显性遗传病，在病情表现上可有明显的轻重差异，纯合子患者病情严重，杂合子患者病情轻，章 dominance）。常染色体显性遗传病常见者有Marfan综合征、Ehlers－Danlos综合征、先天性软骨发育不全、多囊肾、结节性硬化、Huntington舞蹈病、家族性高胆固醇血症、神经纤维瘤病、肠息肉病以及视网膜母细胞瘤等。
2．常染色体隐性遗传病（autosomal recessive disorder）致病基因在常染色体上，基因性状是隐性的，即只有纯合子时才显示病状。此种遗传病父母双方均为致病基因携带者，故多见于近亲婚配者的子女。子代有1/4的概率患病，子女患病概率均等。许多遗传代谢异常的疾病，属常染色体隐性遗传病。按照“一个基因、一个酶”（one gene one enzyme）或“一个顺反子、一个多肽”（one cistron one polypeptide）的概念，这些遗传代谢病的酶或蛋白分子的异常，来自各自编码基因的异常。常见的常染色体隐性遗传病有溶酶体贮积症，如糖原贮积症、脂质贮积症、粘多糖贮积症；合成酶的缺陷如血γ球蛋白缺乏症、白化病；苯丙酮尿症、肝豆状核变性（Wilson病）及半乳糖血症等。
3．性连锁遗传病（sex-linked disorder）以隐性遗传病为多见。致病基因在X染色体上，性状是隐性的，女性大多只是携带者，这类女性携带者与正常男性婚配，子代中的男性有1/2的概率患病，女性不发病，但有1/2的概率是携带者。男性患者与正常女性婚配，子代中男性正常，女性都是携带者。因此X连锁隐性遗传在患病系中常表现为女性携带，男性患病。男性的致病基因只能随着X染色体传给女儿，不能传给儿子，称为交叉遗传。这类常见的疾病有血友病A、假性肥大性肌营养不良症（Duchenne肌营养不良），红绿色盲等。其中红绿色盲如女性携带者和男性患者婚配，子代中的男性有1/2的概率患病，而女性可有1/2的概率患病及1/2概率为携带者。
X连锁显性遗传病病种较少，有抗维生素D性佝偻病等。这类病女性发病率高，这是由于女性有两条X染色体，获得这一显性致病基因的概率高得缘故，但病情较男性轻。男性患者病情重，而他的全部女儿都将患病。
Y连锁遗传病的特点是男性传递给儿子，女性不发病。因Y染色体上主要有男性决定因子方面的基因，其他基因很少，故Y连锁遗传病极少见。
多基因遗传病：人类许多生理特征如身高、体重、血压和肤色深浅，毛发疏密等，是受多项基因决定的。多基因遗传病是由两对以上微效基因共同作用造成的，无显性和隐性之分。每对基因作用较小，但有积累效应。在发病时还常受环境因素的影响，故也称多因子遗传（multifactorial inheritance）。这类疾病中遗传因素所起的作用程度不同，按其程度大小以百分率（％）来表示，称为遗传度。环境因素影响越大，遗传度越低。唇裂、腭裂、高血压、糖尿病、躁狂抑郁症、类风湿性关节炎及先天性心脏病等，均有多基因遗传基础，并各自有其遗传度。
要确定某一疾病为多基因遗传病，是比较困难的，首先要除外染色体病和单基因遗传病，还要进行较为周密的家系调查。
基因突变主要在两方面影响人的正常的生理代谢：
（1）突变的基因正好是一个代谢的关键酶基因，导致代谢的某一个关键环节出现不可补偿的中断，造成人体内某种起关键作用的化合物缺失，如白化病，或者功能不完整，如地中海贫血症，或某些有毒物质的大量积累，如苯丙酮尿症。
（2）由于基因的突变，使免疫系统遭受破坏，不能行使正常的免疫保护，从而容易受到外界病原的侵染，另外，免疫系统的相关基因发生突变，还可能导致自身免疫病，既自己的免疫系统把自身当成目标，不断迳行攻击，从而引发疾病。如红斑狼疮等。
2. 基因治疗，人类寄予厚望
基因治疗是指将人的正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入人体靶细胞，以纠正基因的缺陷或者发挥治疗作用，从而达到治疗疾病目的的生物医学新技术。基因是携带生物遗传信息的基本功能单位，是位于染色体上的一段特定序列。将外源的基因导入生物细胞内必须借助一定的技术方法或载体，目前基因转移的方法分为生物学方法、物理方法和化学方法。腺病毒载体是目前基因治疗最为常用的病毒载体之一。基因治疗的靶细胞主要分为两大类：体细胞和生殖细胞，目前开展的基因治疗只限于体细胞。基因治疗目前主要是治疗那些对人类健康威胁严重的疾病，包括：遗传病（如血友病、囊性纤维病、家庭性高胆固醇血症等）、恶性肿瘤、心血管疾病、感染性疾病（如艾滋病、类风湿等）。
基因治疗与常规治疗方法不同：一般意义上疾病的治疗针对的是因基因异常而导致的各种症状，而基因治疗针对的是疾病的根源――异常的基因本身。基因治疗有二种形式：一是体细胞基因治疗，正在广泛使用；二是生殖细胞基因治疗，因能引起遗传改变而受到限制。
3.2.1基因治疗策略
（1）基因治疗按基因操作方式分为两类，一类为基因修正和基因置换，即将缺陷基因的异常序列进行矫正，对缺陷基因精确地原位修复，不涉及基因组的其他任何改变。通过同源重组即基因打靶技术将外源正常的基因在特定的部位进行重组，从而使缺陷基因在原位特异性修复。另一类为基因增强和基因失活，是不去除异常基因，而通过导入外源基因使其表达正常产物，从而补偿缺陷基因等的功能；或特异封闭某些基因的翻译或转录，以达到抑制某些异常基因表达。
按靶细胞类型又可分为生殖细胞基因治疗和体细胞基因治疗。广义的生殖细胞基因治疗以精子，卵子和早期胚胎细胞作为治疗对象。由于当前基因治疗技术还不成熟，以及涉及一系列伦理学问题，生殖细胞基因治疗仍属禁区。在现有的条件下，基因治疗仅限于体细胞。
（2）基因治疗药物的给药途径有两种：即体外及体内方式。①体外途径：这是指将含外源基因的载体在体外导入人体自身或异体细胞（或异种细胞），经体外细胞扩增后，输回人体。体外基因转移途径比较安全，而且效果较易控制，但是步骤多、技术复杂、难度大，不容易推广；②体内途径：这是将外源基因装配于特定的真核细胞表达载体，直接导入体内。这种载体可以是病毒型或非病毒型，甚至是裸DNA。体内基因转移途径操作简便，容易推广，但目前尚未成熟，存在疗效持续时间短，免疫排斥及安全性等一系列问题。
3.2.2基因治疗的基本步骤
（1）目的基因的转移 在基因治疗中迄今所应用的目的基因转移方法可分为两大类：病毒方法和非病毒方法。基因转移的病毒方法中，RNA和DNA病毒都可用为基因转移的载体。常用的有反转录病毒载体和腺病毒载体。转移的基本过程是将目的基因重组到病毒基因组中，然后把重组病毒感染宿主细胞，以使目的基因能整合到宿主基因组内。非病毒方法有磷酸钙沉淀法、脂质体转染法、显微注射法等。
（2）目的基因的表达 目的基因的表达是基因治疗的关键之一。为此，可运用连锁基因扩增等方法适当提高外源基因在细胞中的拷贝数。在重组病毒上连接启动子或增强子等基因表达的控制信号，使整合在宿主基因组中的新基因高效表达，产生所需的某种蛋白质。
（3）安全措施 为避免基因治疗的风险，在应用于临床之前，必须保证转移-表达系统绝对安全，使新基因在宿主细胞表达后不危害细胞和人体自身，不引起癌基因的激活和抗癌基因的失活等，尤其是在将反转录载体用于基因转移时，必须在应用到人体前预先在人骨髓细胞、小鼠体内和灵长类动物体内进行类似的研究，以确保治疗的安全性。
3.2. 3 基因治疗的成果