所謂基因工程（genetic engineering)是在分子水平上對基因進行操作的復雜技術，是將外源基因通過體外重組後導入受體細胞內，使這個基因能在受體細胞內復制、轉錄、翻譯表達的操作。它是用人為的方法將所需要的某壹供體生物的遺傳物質——DNA大分子提取出來，在離體條件下用適當的工具酶進行切割後，把它與作為載體的DNA分子連接起來，然後與載體壹起導入某壹更易生長、繁殖的受體細胞中，以讓外源物質在其中“安家落戶”，進行正常的復制和表達，從而獲得新物種的壹種嶄新技術。
物質基礎是：所有生物的DNA均由四種脫氧核苷酸組成。其結構基礎是：所有生物的DNA均為雙螺旋結構。壹種生物的DNA上的基因之所以能在其他生物體內得以進行相同的表達，是因為它們***用壹套遺傳密碼。在該育種方法中需兩種工具酶（限制性內切酶、DNA連接酶）和運載體（質粒），質粒上必須有相應的識別基因，便於基因檢測。如人的胰島素基因移接到大腸桿菌的DNA上後，可在大腸桿菌的細胞內指導合成人的胰島素；抗蟲棉植株的培育;將固氮菌的固氮酶基因移接到植物DNA分子上去，培育出固氮植物。
固氮基因的表達方式為：
原理：基因重組（或異源DNA重組）。
方法：提取目的基因→裝入載體→導入受體細胞→基因表達→篩選出符合要求的新品種。
優點：不受種屬限制，可根據人類的需要，有目的地進行。
缺點：可能會引起生態危機，技術難度大。