俗话说“懒人种豆”，大家都知道，豆类作物不需要施肥，种下后几乎可以坐等收获，是一种“懒人庄稼”。
豆类作物为什么不需要施肥呢？是因为它的根部会与土壤中的根瘤菌结合而形成根瘤，而根瘤菌会把空气中的氮元素转变成植物能直接利用的形式，源源不断地供给植物。也就是说，每一棵豆科植物都拥有一座小型的氮肥厂，自给自足。土壤中根瘤菌到处都有，独有豆科植物对它有吸引力。这是因为豆科植物有一种固氮基因，这种基因使根部发育到一定阶段就会起作用，向土壤中的根瘤菌发出信号，欢迎它们来做客、“定居”。
当基因工程方兴未艾之时，一个极其动人的主意很自然地跳了出来：如果把豆科作物的固氮基因转移给水稻、小麦、棉花，那该多好！不要说省去了成亿吨的化肥，也省去了施肥的大量劳力，就对于改善土壤结构、保护生态环境来说，这也是好事。
所以，在整个植物基因工程中，固氮基因的转移成了重点。许多学者孜孜不倦地进行着研究，希望早日攻下这座堡垒。让我们来看看植物基因工程的进展。
植物基因工程有多种方式，如杂交育种、细胞融合、DNA重组，等等。其中，最复杂也最先进的当属DNA重组。由于植物基因工程的对象都是结构和遗传规律比较复杂的高等植物，而且植物细胞有比较坚实的细胞壁，所以，要将外来的基因导入植物细胞要比导入微生物和动物细胞困难得多。寻找一种合适的载体，是这一技术的关键。
20世纪70年代，两位比利时人在这个关键问题上取得了突破。他们发现了一种大颗粒质粒——Ti质粒，这种质粒能顺利地进入植物的细胞核内，把自己所带的DNA片段“硬塞”给植物的DNA。Ti质粒的“娘家”是一种根癌土壤杆菌，所以它把DNA片段硬塞给植物后，植物就会生癌。这可是会致命的癌，不是豆科植物的那种根瘤。从这一点来说，Ti质粒是个坏种。可是它具有携带、硬塞DNA片段的通天本领，科学家就请它来当运输大队长，带上特定的DNA片段，进入特定的植物细胞。试验下来，居然一切顺利。
从事Ti质粒研究的科学家越来越多，而Ti质粒立下的功劳也越来越多。由它带进植物细胞并得到表达的基因已有数十种。这中间有其他植物的基因，也有微生物的基因、动物基因，甚至还有人的基因。这真是有点不可思议！
除了Ti质粒，人们还找到了其他的载体，如某些病毒；还采取了其他手段，如微量注射。所以，植物基因工程至今已是硕果累累。我们举几个例子：
接受了细菌的杀虫毒素基因的烟草——这种烟草不怕虫咬；
导入了抗枯萎基因的棉花——这种棉花不会得枯萎病；
接受了抗除草剂基因的水稻——在这种水稻的田块里可以放心施用除草剂；
导入了大豆、玉米的蛋白质基因的水稻、小麦——它们的蛋白质含量比同类高出一大截。
非常可惜的是，将豆科植物的固氮基因转移给重要经济作物的研究，尚未有重大进展。科学家们通过DNA重组，已经使大肠杆菌具备了像根瘤菌那样的固氮能力。然而，要使稻麦、棉花接受固氮基因长出根瘤，至今仍困难重重。
不过，既然植物基因工程已经取得了那么多丰硕成果，也已经明确固氮基因转移是植物基因工程的目标，又有许多科学家在为实现这一目标而奋斗。我们有理由相信，不需要施肥的稻、麦、棉花，总有一天会种植出来。
植物基因工程学是结合了基因技术而兴起的一类新的学科。虽然其发展十分迅猛，但仍然有一些问题令人担忧：首先是安全问题，然后是环境问题。我们相信随着科学技术的发展，这些问题终究会解决的。
