บทบาทของจุลินทรีย์ที่เกี่ยวข้องกับพันธุวิศวกรรมและการสร้างสิ่งมีชีวิตจำลองพันธุ์ (Genetically Modified Organism, GMOs หรือ
Living Modified Organisms, LMOs) คือ
                   1. จุลินทรีย์เป็นเครื่องมือในการทำงาน
                   2. จุลินทรีย์จำลองพันธุ์
                   ปัจจุบันได้มีการสร้างจุลินทรีย์จำลองพันธุ์ขึ้นเพื่อประโยชน์ในทางอุตสาหกรรม เกษตรกรรม เภสัชกรรม และการรักษาสภาพแวดล้อม
ซึ่งมีทั้งแบบที่นำเซลล์ของจุลินทรีย์จำลองพันธุ์ไปใช้ประโยชน์โดยตรง และแบบที่นำสารที่จุลินทรีย์นั้นผลิตขึ้นไปใช้ประโยชน์

               จุลินทรีย์จำลองพันธุ์เพื่ออุตสาหกรรม เช่น การผลิตเอนไซม์ glucose isomerase ที่ทนอุณหภูมิสูง และมีความจำเพาะต่อกลูโคสสูง
จาก E. coli จำลองพันธุ์ เพื่อใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตน้ำเชื่อมฟรุคโตสเข้มข้น (high-fructose corn syrup) การผลิตเอนไซม์ไซแลนเนสที่ปราศจาก
เอนไซม์เซลลูเลส (cellulase-free xylanase) จาก Aspergillus niger จำลองพันธุ์เพื่อใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตเยื่อและกระดาษการผลิตยีสต์จำลอง
พันธุ์ ์ที่มีปริมาณโปรตีนและกรดอะมิโนสูง เพื่อใช้เป็นอาหารสัตว์

               จุลินทรีย์จำลองพันธุ์เพื่อการเกษตร เช่น การสร้าง Bacillus thuringiensis จำลองพันธุ์ที่ไม่สร้างสปอร์ ทนต่อแสงอุลตราไวโอเลต
และมียีน cry1C/Ab และ cry1Ac ซึ่งสร้างสารพิษที่มีผลต่อหนอนกินใบฝ้าย หนอนกระทู้หอม หนอนเจาะฝักข้าวโพด และหนอนกินใบยาสูบเพื่อควบคุมการ
ระบาด ของแมลงศัตรูพืช การสร้างไวรัสแมลง Autographa californica nuclear polyhedrosis virus (AcNPV) ที่มียีนที่สร้างพิษ TxP1
ซึ่งได้จากไรฟางข้าวช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการกำจัดแมลง และลดความเสียหายของพืชได้ถึง 50% นอกจากนี้ยังมีการใช้ Pseudomonas fluorescens
ที่สร้าง Bt toxinได้ในการกำจัดแมลงศัตรูพืช โดยใช้เซลล์ที่ตายแล้ว เพื่อหลีกเลี่ยงการเพิ่มจำนวนของจุลินทรีย์จำลองพันธุ์ในธรรมชาติ การผลิต growth
hormone จากยีสต์ S.cerevisiae เพื่อช่วยเพิ่มการผลิตเนื้อและน้ำนมในโค

               จุลินทรีย์จำลองพันธุ์เพื่อเภสัชกรรม เช่น การผลิต hepatitis B surface antigen จากยีสต์ S. cerevisiae เพื่อใช้เป็นวัคซีนป้องกัน
โรคตับอักเสบชนิดบี การผลิตฮอร์โมนอินซูลินจากแบคทีเรีย E. Coli และ ยีสต์ Pichia pastoris เพื่อรักษาผู้ป่วยโรคเบาหวาน การผลิต interferon และ
interleukin จากยีสต์ S. cerevisiae และจากเซลล์แมลง เพื่อรักษาผู้ป่วยโรคมะเร็ง การผลิตสารปฏิชีวนะที่มีกลไกและมีประสิทธิภาพในการทำลายเชื้อโรคสูง
ขึ้น จากแบคทีเรียจำลองพันธุ์

                จุลินทรีย์จำลองพันธุ์เพื่อรักษาสภาพแวดล้อม สืบเนื่องจากการใช้สารเคมีปริมาณมากในการเกษตร ทำให้มีสารพิษตกค้างในธรรมชาติ
จึงมีการสร้างจุลินทรีย์จำลองพันธุ์ที่ทนต่อสารพิษและสามารถย่อยสารพิษเหล่านั้น เพื่อลดมลพิษในสภาพแวดล้อม เช่น การสร้าง Rhodococcus จำลองพันธุ์
ที่มียีนatrA และ trza เพื่อย่อยสลายยาปราบวัชพืชอะทราซีน การสร้างรา Gliocladium virens จำลองพันธุ์ที่มีสามารถสร้างเอนไซม์ organophosphorus
hydrolase เพื่อย่อยสลายยาฆ่าแมลงในกลุ่มฮอร์กาโนฟอสเฟต การสร้าง Pseudomonad จำลองพันธุ์ เพื่อย่อยสลาย polychlorinated biphenyl
(PCB) โดยการใส่ยีนที่เกี่ยวข้องเข้าไปเป็นส่วนหนึ่งของโครโมโซม ทำให้ Pseudomonad จำลองพันธุ์มีความคงตัวในธรรมชาติมากขึ้น การสร้าง
Deinococcus radiodurans จำลองพันธุ์ เพื่อย่อยสลาย aromatic compound ในสิ่งแวดล้อมที่มีสารกัมมันตภาพรังสีปนเปื้อน

                แม้ว่าการใช้ประโยชน์ส่วนใหญ่จากจุลินทรีย์จำลองพันธุ์ จะเป็นการนำผลผลิตที่ผ่านขบวนการสกัดและทำให้บริสุทธิ์
การตรวจติดตามการแพร่กระจายของจุลินทรีย์จำลองพันธุ์ในธรรมชาติเป็นสิ่งหนึ่งที่จะต้องคำนึงถึง ซึ่งทำได้โดยใช้เทคนิคการวิเคราะห์
16SrRNA การตรวจสอบด้วยวิธี reverse transcription-PCR และการวิเคราะห์ด้วยวิธี PCR-single-strand-conformation polymorphism
ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความเหมาะสมของสิ่งตรวจสอบ และห้องปฏิบัติการ