彩色棉（或有色棉）是一种天然生成的有色纤维类型，彩色棉纺织品不需要进行人工染色，这不但可以降低棉纺织品的加工成本，避免由于人工染色造成的环境污染，而且可以满足人们对不同颜色的需要，同时还避免了化工染料对人体的毒害作用和对棉纤维自身优良品质的破坏作用。因此，随着人们生活水平的不断提高，尤其是随着人们环境保护意识和自我保护意识的增强，纯天然的彩色棉及纺织品备受青睐。世界各国主要产棉国特别是一些发达国家，对天然彩色棉的研究都非常重视，他们将彩色棉的开发利用纳入国家尖端高科技项目加以保护，并对试验区采取严格保密措施。
美国的彩色棉种质来自美洲。1982年SaHy v、FOX利用美国农业部加利福尼亚试验站保存的彩色棉种质，开始单棉选择，并于1988年获得了一批可用机器纺织的彩色品系；1990年她的2个彩色棉品种BROWN（棕色）和GREEN（绿色）获得了美国植物品种专利；后来，她建立了利桑那彩色棉公司，该公司已成为美国最大的彩色棉选育、生产、加工和销售基地。
目前，美国孟山都公司的科学家正在利用转基因技术培驯天然蓝色棉花，已成功地将蓝色素基因导入棉株中，并且直接从转基因棉株的棉铃中提取到蓝色棉绒，但色素分布不均。预计稳定再现蓝色素的技术还将花费几年时间才能实现，然后才能获得转基因的蓝色棉花。
我国彩色棉研究利用现状是：我国现有的5000多份棉花品种资源材料中，共有85份有色陆地资源材料，其中绿色棉花27份，棕色棉58份。1987年，中国农科院棉花研究所率先开展了彩色棉的系统选育和远缘杂交，于1995年选育出产量和纤维品质皆优的棕色棉新品种——棕絮1号。利用系统选育法从白絮绿籽棉中选育绿绒新品系——绿棉1号。新疆农业科学院经济作物研究所从20世纪80年代中期就开始了彩色棉资源材料的收集、保存和选育工作，到20世纪90年代中期取得突破性发展，90年代末已实现产业化开发，彩色棉纺织品现已畅销国内。
21世纪初年，据国际农业生物技术应用国际服务组织（ISAAA）估计，1996~2000年间，全球的转基因作物从不足100hm2增加到1850hm2，增长了17.5倍；种植转基因作物的国家数量由6个国家增加到13个（8个工业化国家和5个发展中国家），增加了1倍多；5年间全球转基因作物面积的85%种植在工业化国家。2003年全球的转基因作物达到6758万hm2，2006年全球转基因作物面积达到8300多万hm2，仅美国就达到5470万hm2，约占世界种植总面积的65%。
全球转基因作物种植面积的大约1/4种植在发展中国家，该类作物的商业化种植已遍布北美洲、拉丁美洲、亚洲、大洋洲、欧洲（东西欧）和非洲；全球的转基因作物种植面积中，美国、加拿大、阿根廷和中国占了总面积的99%，其中美国占65.9%，阿根廷占23%，加拿大占7%，中国占1%。2006年中国转基因抗虫棉种植333.3多万hm2，约占棉花总面积的65%，由2000年的16.4%提高到63.2%。从种植的转基因作物种类来看，2006年，全球转基因大豆的种植面积是5000万hm2，占转基因作物种植总面积的62%，位列第一；转基因玉米的种植面积超过2000万hm2，占总面积的23%，位列第二；转基因棉花的种植面积超过800万hm2，占12%，位列第三；转基因油菜的种植面积超过500万hm2，占3%，位列第四。
3.转基因植物安全性问题——外源基因去除技术尽管转基因作物在解决全球饥饿问题和保障农业的可持续发展方面发挥着举足轻重的作用，并可通过转基因能源植物为缓解世界能源危机作出巨大贡献。但因其可使转基因植物的外源基因通过花粉和种子等途径在种群间扩散，有可能产生“超级杂草”，或使其他作物的性状产生意外的改变，进而给人类生态环境和生物多样性带来危害。同时，转基因作物和以此为原料制造的转基因食品对人体的影响尚未有定论，在世界各地，尤其是欧洲和日本等国，人们对转基因植物安全性问题的争论和担忧已经影响到了转基因作物商业化的推广应用。
为了摆脱转基因技术在推广和应用中的诸多烦恼，科学家们付出了很多努力，进行了多次尝试。例如曾先后利用转基因植物花粉不育技术、无籽技术和叶绿体转基因技术来控制转基因植物的安全性问题，还是无法令公众彻底解除对转基因植物和转基因食品的戒心。
直到2007年2月初，美籍华裔科学家李义教授在维也纳召开的国际转基因植物大会上作完“外源基因去除”技术的学术报告后，才宣告转基因植物安全性问题得到圆满解决。国际植物遗传资源研究院（意大利）的切尔夫斯博士撰文评论说：“外源基因去除”技术对解决由转基因植物导致的环境和食品安全性等问题具有不可估量的影响。美国罗德岛大学细胞与分子生物学教授考琦教授认为，李义教授新开发的技术是对转基因植物领域的卓越贡献，对转基因的能源和生物反应器植物的商业化尤为重要。国际农业研究中心主席、法国科学家皮诺利博士认为，“外源基因去除”技术是转基因生物体诞生20多年来最重要的事件之一，是生物技术领域内的一场真正的革命。
“外源基因去除”技术的要点之一是在目标植物中加入了受DNA调空片段启动子控制的特殊基因，该基因在启动子的作用下，可根据科学家的意愿，在需要的时间和部位将外源基因和自身从转基因植物中切掉，从而使转基因作物的花粉、种子、果实不再含有外来基因，或将外来基因从人们所需食用的部分（如植物的茎、叶、块茎）彻底清除掉，达到用转基因作物生产出非转基因食品的目的，从根本上解决了长期困扰人们的转基因植物基因扩散问题和转基因食品的安全性问题。
“外源基因去除”技术的论文刚一发表，奥地利植物分子生物学家索沃赫便撰文指出，李义教授的技术可为人们多年来就著名的“终结者”（terminator）种子技术的争论画上一个句号。所谓“终结者”种子技术就是在植物中引入种子致死基因，使种子不能正常发芽和生长，从而可以解决外源基因飘移问题。但在不发达国家，农民往往习惯于播种自己收获的种子。如果农民种植“终结者”种子后，因收获的种子与普通种子外观相同，无法分辨，通过出售或交换，其他农民将会继续使用这些种子，其后果自然是颗粒无收。这对发展中国家的农民来讲，无疑是灭顶之灾。因此，该技术刚一推出便饱受批评，而拥有该技术的美国孟山都公司也受到激烈抨击。在强大的压力下，1999年10月，拥有该技术的孟山都公司不得不宣布永远不使用“终结者”种子技术。正如切尔夫斯博士指出的，“外源基因去除”技术不仅具备了“终结者”种子技术的优点，而且解决了“终结者”种子技术所无法解决的转基因食品的安全性问题，并克服了“终结者”种子技术本身存在的重大缺陷。因为即使农民使用自己收获的种子进行播种，种子也会正常生长，只不过这样的种子没有了外源基因的性状，但农民仍然可以获得普通作物的收成。
4.转基因动物——生物反应器
转基因动物生物反应器，是指将外源目的基因导入整合到动物基因组中，该外源基因可以遗传给后代，并能够表达相应目标蛋白，所获得的个体表达系统就是动物生物反应器，这样的一个具有动物生物反应器功能的转基因动物，其体内可以合成所需的蛋白，并通过乳汁、尿液、血液、精液、蛋清或蚕丝等分泌产生。
自20世纪80年代初转基因“超级小鼠”诞生以来，转基因动物的研究经历了20多年的发展，已成为生物技术研究领域中最具活力和商业化前景的热点。转基因动物技术是动物整体水平研究和表达目的基因的生物技术，其基本特点是：分子及细胞水平操作，组织及整体水平表达，是常规分子生物学理论和技术的拓展及延伸，也是现代生物高技术研究和开发的热点之一。其研究对象极其广泛，涉及到小鼠、家畜、禽类、鱼类和人类。转基因动物的问世，为利用基因工程手段获得低成本、高活性和高表达的产物开辟了一条重要途径。作为生物反应器的转基因动物，它的优越性有三：第一，表达产物能充分修饰且具有稳定的生物活性；第二，产品成本低，可以大模生产；第三，产品质量高，易提纯。基因转移的方法主要有显微注射法、电脉冲法、反转录病毒法、精子载体法和胚胎干细胞法等。目前，研究最多的是转基因动物乳腺生物反应器技术。
动物乳腺生物反应器（mammary gland bioreactor），又称动物个体乳腺表达系统，它属于转基因动物的范畴。其核心内容是利用各种转基因技术（主要是显微注射），将目的外源基因构建于乳腺表达载体，通过乳腺组织特异性启动子驱动，在动物乳腺组织高效表达目的蛋白，在乳汁中生产目的产品的一种制药方法。转基因动物乳腺生物反应器经历了20年的研究，在其原理、建立、鉴定、特点等方面已取得巨大进展，特别是在利用转基因动物乳腺生物反应器生产人凝血因子IX和纤溶酶原激活剂（PA）等方面已显露端倪。目前，溶栓试剂主要有七大类，其中纤溶酶原激活剂（PA）及其突变体是急性心肌梗塞的常规用药，但由于来源有限、价格昂贵，远远不能满足临床需要。利用转基因动物乳腺作为生物反应器来生产溶栓药物能够降低成本，是一种高效率的生产系统。到目前为止，转基因组织型纤溶酶原激活剂（tPA）、尿激酶型纤溶酶原激活剂（uPA）、长效组织型纤溶酶原激活剂（LAtPA）的转基因小鼠及长效组织型纤溶酶原激活剂（LAtPA）的转基因羊都已产生，并且在从转基因羊乳汁中纯化长效组织型纤溶酶原激活剂（LAtPA）蛋白方面也取得了突破性的进展。此外，利用转基因动物生物反应器还可制备人血浆蛋白和人血红蛋白，建立血传病毒的感染模型和血液相关遗传病模型。可以说，通过转基因动物乳腺生物发生器生产基因药物，比传统的生物工程制药具有产量高、成本低、效价好的特点。生物医药将成为21世纪的主导行业，并将改变我们的医疗结构，转基因动物乳腺反应器作为新型的动物制药厂具有很多优势，可以生产许多具有临床价值的珍贵药物，一个新兴的转基因动物药业已开始崛起。
（二）细胞工程
在细胞水平上进行遗传工程的研究叫做细胞工程。它包括克隆技术（即无性繁殖）、脱毒技术、染色体工程、单倍体育种、细胞融合、原生质培养等。我国在细胞和组织培养方面的工作，起源于20世纪30年代，70年代发展迅速，到20世纪90年代，我国的花粉植物，其中小麦、玉米、橡胶、柑橘等19种植物的花粉植株在我国首先育成。有的品种在国内推广达数百万亩，效益显著。组织培养已应用于花卉生产、苗木繁殖和人参等名贵中药材的工厂化生产等方面。细胞融合处于初期阶段，有20多个单位建立了杂交瘤技术，并取得了20多种生产多克隆抗体的杂交瘤株，可用于诊断人畜疾病。
1.克隆技术
克隆是“clone”音译，含义是无性繁殖。生物在无性生殖中，由于没有遗传信息的重新组合情况的发生，子代继承下来的遗传信息和亲代的完全一样。无性生殖的过程不经过复杂的胚胎发育阶段，因而生长发育过程比较迅速，有利于种族的繁衍和优良性状的保存。像这种由同一个祖先（而不是两个祖先）的个体经过无性生殖繁衍而成的个体群，这些个体群有共同的遗传属性，我们把这种个体群称为“克隆”（也叫无性繁殖系）。无性繁殖是生物较原始的生殖方式，不经过生殖细胞的结合，从母体直接产生出子代。无性繁殖或生殖的方式有六种：一是分裂生殖。
是由母体纵裂或者横裂成两个子体。如细菌和蓝藻等原核生物通常以分裂方法进行繁殖。变形虫、草履虫等真核生物也是分裂生殖；二是出芽生殖。即从生物体的母体上某一部位长出芽体，逐渐长大后，再与母体分离，形成新的个体。子体与母体形状相似，能够独立生活。如酵母菌细胞的出芽生殖是单细胞生物出芽生殖的代表。水螅是多细胞动物进行出芽生殖的代表；三是无性孢子繁殖。能够形成专司无性生殖的细胞即无性孢子。无性孢子是由营养细胞分裂产生出来的。孢子脱离母体后，每个孢子都能发展生长成一个新的生物体。如低等植物衣藻的无性孢子繁殖，原生动物孢子虫纲的病虫繁殖是无性孢子繁殖；四是孤雌生殖。多指动物中卵不经过受精作用就可以直接发育成新的个体的生殖方式。例如某些蚜虫、介壳虫类等。我国已故生物学家朱洗先生曾利用人工孤雌的方法，培育出没有外祖父的“癞蛤蟆”。五是再生生殖。即生物生活过程中机体的某些部分组织或器官受到创伤后再生修复能力。六是营养繁殖。高等植物进行无性繁殖的方法。即由植物的根、茎、叶的一部分和母体分离长成个体。有自然营养体繁殖，如甘薯的块根，马铃薯的块茎、草莓及耳虎草的匍匐枝等的繁殖是利用植物体的再生能力，有目的地把植物营养器官的某一部分和母体分离，使其独立地发展为新的植株。人工营养繁殖主要表现在园艺、园林等产业是一种常规的繁殖方法。如：花卉、果树、茶、甘蔗、竹等人工栽培都使用这种繁殖方法；某些优良的花卉、无籽葡萄、小核荔枝、龙眼等都用这种繁殖方式进行传种接代，保持它们的优良性状。
人工营养繁殖法在我国有着悠久的历史。劳动人民利用分根法、压条法、插枝法等培养出许多优良果树和农作物。同时还发展了“嫁接法”，“嫁接法”也是无性繁殖的一种方法。
目前，植物的克隆技术在农业上得到普遍应用，大大提高了设施蔬菜、果树、药材等高价值作物的育苗速度和产业化水平。如：辣椒的平茬栽培，黄瓜、茄子、番茄、葡萄砧木嫁接栽培等等。
