發光細菌所含的發光基因（lux gene）表達的直接結果是產生生物發光，非常直觀而且易于檢測，因而被廣泛應用于基因操作，作為標記（marker）基因和報告（reporter）基因來研究基因的轉導、表達和調控。另外，通過基因工程而產生的很多基因工程發光細菌的研究和應用也很有價值。完整的發光基因系統已經被成功地轉入其他細胞中，如原核細胞、真核細胞和哺乳動物細胞。lux基因可以作為一個很好的標記基因重組在質粒載體或其他載體上。若將發光基因系統中的結構基因放在一個被試的啟動子的下游，一并插入載體DNA中進行轉導實驗，可通過宿主細胞是否發光確定轉導是否成功，并通過宿主細胞的發光強度的高低來確定發光基因的轉錄表達水平和結構基因上游的啟動子的活性大小。另外，還可以用發光基因來研究終止子（terminator）的活性大小，以及研究其他細胞內的某些基因的表達與調控的規律。利用含有lux系統的具有感染力的載體（噬菌體）在感染宿主細胞時能產生生物發光的現象，可以研究其感染的過程和機理