工业微生物发酵生产法具有许多优越性,结合基因工程手段,可实现许多美好的设想。例如，用100kg胰脏只能提取3—4g胰岛素,而用“工程菌”进行发酵生产，则只要用几升发酵液就可取得同样数量的产品。1978年美国有两个实验室合作，使大肠杆菌产生大白鼠胰岛素的研究已获成功。
接着,又报道了通过基因工程使大肠杆菌合成人胰岛素实验成功的消息。1982年，中国科学工作者也利用遗传工程技术，将人工合成的脑啡肽基因移植到大肠杆菌中，并实现了表达；同时，把人干扰素基因移植到大肠杆菌中合成α-干扰素的工作也获成功。基因工程药物的生产是当前基因工程最重要的应用领域，例如有抗肿瘤、抗病毒功能的干扰素、白细胞介素等；用于治疗心血管系统疾病的有尿激酶原、链激酶及抗凝血因子等；用于预防传染病的如乙型肝炎疫苗、口蹄疫疫苗等。
传统工业发酵菌种生产的发酵产品数量大，应用广，如抗生素、氨基酸、有机酸、酶制剂、醇类和维生素等。这类菌种基本上都经过了长期的诱变或重组育种，生产性能已经很难再有大幅提高，要打破这一局面，必须使用基因工程手段才能解决。目前在氨基酸、酶制剂等领域已有大量成功的例子。
农业
几个主要的应用领域包括：①将固氮菌的固氮基因转移到生长在重要作物上的根际微生物或致瘤微生物中去,或将它引入到这类作物的细胞中,以获得能独立固氮的新型作物品种。②将木质素分解酶的基因或纤维素分解酶的基因重组到酵母菌内，使酵母菌能充分利用稻草、木屑等地球上贮量极大并可持续利用的廉价原料来直接生产酒精，可望为人类开辟一个取之不尽的新能源和化工原料来源；③改良和培育农作物和家畜、家禽新品种,包括提高光合作用效率以及各种抗性(植物的抗盐、抗旱、抗病基因，鱼的抗冻蛋白基因)等。
医疗已发现的人类遗传病有三千多种。现已能用正常基因弥补有缺陷的基因，以治疗某些遗传病，并可能治愈大多数遗传病。还可以通过转移基因以刺激免疫力，治疗肿瘤和艾滋病。例如，1971年就有人对人类半乳糖血症遗传病患者的成纤维细胞进行过离体培养,然后将大肠杆菌的DNA作为供体基因，并通过病毒作载体进行转移，结果使这一细胞的遗传病得到了“治疗”，使它也能利用半乳糖。
目前尚无法治疗的遗传病、肿瘤、心脑血管疾病等可望通过基因工程得到治疗。
环境保护利用基因工程可获得同时能分解多种有毒物质的新型菌种。1975年科学工作者把降解芳烃、萜烃、多环芳烃的质粒转移到能降解酯烃的一种假单胞菌细胞内,从而获得了能同时降解4种烃类的“超级菌”，它能把原油中约三分之二的烃消耗掉。
据报道,自然菌种消化海上浮油要1年以上，而“超级菌”超级菌只要几小时即可完成。另外，生物农药代替毒性大、对环境污染严重的化学农药是未来农药发展的方向。200年以来，中国学者已研制了兼具苏云金杆菌和昆虫杆状病毒优点的新型基因工程病毒杀虫剂，还研究成功重组有蝎毒基因的棉铃虫病毒杀虫剂，它们都是高效、无公害的，堪称是生物农药领域中的一大创新。
答：环状质粒DNA详情>>
