有了對DNA進行切割和連接的工具酶，還不能完成DNA體外重組工作，因為大多數DNA片段不具備自我複製能力。為了能夠在宿主細胞中進行增殖，必須將DNA片段連接到一種特定的、具有自我複製能力的DNA分子上。這種DNA分子就是基因工程載體（vector）。從1946年起，Lederberg開始研究細菌的性因子--F因子，以後相繼發現了其他質粒，如抗藥性因子（R因子）、大腸杆菌素因子（CoE）。1973年，Cohen首先將質粒作為基因工程的載體使用。噬菌體及病毒的DNA分子也被用作為攜帶目的基因進入宿主細胞的基因工程載體。這些載體就成了基因工程誕生的第二項技術發明。
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