Bioteknologiaa pidetään usein biolääketieteellisen tutkimuksen synonyyminä, mutta on myös monia muita teollisuudenaloja, jotka hyödyntävät biotekniikan menetelmiä geenien tutkimiseksi, kloonaamiseksi ja muuttamiseksi. Olemme tottuneet ajatukseen entsyymit jokapäiväisessä elämässämme, ja monet ihmiset tuntevat kiistat, jotka liittyvät sen käyttöön GMO: t elintarvikkeissamme. Maatalousala on tämän keskustelun keskipiste, mutta George Washington Carverin ajoista lähtien maatalouden biotekniikka on tuottanut lukemattomia uusia tuotteita, joilla on potentiaalia muuttaa elämäämme paremmin.
Suun kautta annetut rokotteet ovat olleet töissä useiden vuosien ajan mahdollisena ratkaisuna taudin leviämiselle kehittymättömissä maissa, joissa kustannukset ovat esteenä laajalle levinneelle rokotukselle. Geneettisesti muunnetut kasvit, yleensä hedelmät ja vihannekset, jotka on suunniteltu kuljettamaan antigeenisiä proteiineja tarttuvista patogeeneistä, jotka laukaisevat immuunivasteen nauttimisen yhteydessä.
Esimerkki tästä on potilaskohtainen rokote syövän hoitoon. Lymfooman vastainen rokote on valmistettu käyttämällä tupakkakasveja, joissa on RNA kloonatuista pahanlaatuisista B-soluista. Saatua proteiinia käytetään sitten potilaan rokottamiseen ja hänen immuunijärjestelmän vahvistamiseen syöpää vastaan. Räätälöidyt rokotteet syövän hoidossa ovat osoittaneet huomattavia lupauksia alustavissa tutkimuksissa.
Kasveja käytetään antibioottien tuottamiseen sekä ihmisille että eläimille. Antibioottiproteiinien ilmentäminen karjarehuissa, joita ruokitaan suoraan eläimille, on halvempaa kuin perinteinen antibioottituotanto, mutta tämä käytäntö herättää monia bioetiikka johtuu siitä, että tulos on laajalle levinnyt, mahdollisesti tarpeeton antibioottien käyttö, joka voi edistää antibioottiresistenssin kasvua bakteeri- kantoja.
Useat hyödyt kasvien käytöllä ihmisten antibioottien tuottamiseksi ovat pienentyneet kustannukset johtuen suuremmasta tuotemäärästä, jota voidaan tuottaa kasveista verrattunakäyminen yksikkö, puhdistuksen helppous ja vähentynyt kontaminaatioriski verrattuna nisäkässolujen ja viljelyalustojen käyttöön.
Maatalouden bioteknologiassa on enemmän kuin vain tautien tai taudin torjunta ruoan laadun parantaminen. Siellä on joitain puhtaasti esteettisiä sovelluksia, ja esimerkki tästä on geenien tunnistamis- ja siirtotekniikoiden käyttö kukin värin, hajun, koon ja muiden ominaisuuksien parantamiseksi.
Samoin biotekniikkaa on käytetty parannuksiin muihin yleisiin koristekasveihin, erityisesti pensaisiin ja puihin. Jotkut näistä muutoksista ovat samankaltaisia kuin satoille tehdyt muutokset, kuten trooppisen kasvin rotujen kylmäkestävyyden parantaminen, jotta sitä voidaan kasvattaa pohjoisissa puutarhoissa.
Maatalousalalla on suuri rooli biopolttoaineteollisuudessa, koska se tarjoaa raaka-aineita bioöljyn, biodieselin ja bioetanolin käymiselle ja puhdistamiselle. Geenitekniikkaa ja entsyymien optimointitekniikoita käytetään kehitettäessä paremman laadun raaka-aineita tehokkaampaan muuntamiseen ja tuloksena olevien polttoainetuotteiden korkeampaan BTU-tuotokseen. Korkeatuottoisilla, energiatiheillä viljelykasveilla voidaan minimoida sadonkorjuuseen ja kuljetukseen liittyvät suhteelliset kustannukset (tuotettua energiayksikköä kohti), mikä johtaa arvokkaampiin polttoainetuotteisiin.
Kasvi- ja eläinominaisuuksien parantaminen perinteisillä menetelmillä, kuten ristipölyttäminen, varttaminen ja risteytys, on aikaa vievää. Biotekniikan edistysaskeleet mahdollistavat spesifisten muutosten tekemisen nopeasti, molekyylitasolla geenien yliekspression tai deleetion kautta tai vierasgeenien lisäämisen kautta.
Viimeksi mainittu on mahdollista käyttämällä geeniekspression säätelymekanismeja, kuten spesifisiä geenipromoottoreita ja transkriptiotekijät. Menetelmät, kuten markkeriavusteinen valinta, parantavat "Suunnattu" eläinjalostus, ilman kiistoja, jotka yleensä liittyvät GMO: ihin. Geenikloonausmenetelmien on koskettava myös lajeja erot geenikoodissa, intronien esiintyminen tai puuttuminen ja translaation jälkeiset muunnokset, kuten metylaatio.
Vuosien ajan, mikrobi Bacillus thuringiensis, joka tuottaa hyönteisille myrkyllistä proteiinia, erityisesti eurooppalaista maissinporauslaitetta, käytettiin viljelykasvien pölyttämiseen. Pölytyksen välttämiseksi tutkijat kehittivät ensin Bt-proteiinia ilmentävän siirtogeenisen maissin, jota seurasivat Bt-peruna ja puuvilla. Bt-proteiini ei ole myrkyllinen ihmisille, ja siirtogeenisten kasvien avulla viljelijät voivat välttää kalliita tartuntoja. Vuonna 1999 kiistanalaisia Bt-maissia kohtaan tutkittiin, koska tutkimuksen mukaan siitepöly muutti maitorahalle, missä se tappoi sitä syöneet hallitsijatoukot. Myöhemmät tutkimukset osoittivat, että toukkien riski oli hyvin pieni, ja viime vuosina Bt-maissin kiista on siirtynyt keskittymään uusiin hyönteisten vastustuskykyihin.
Ei pidä sekoittaa tuholaisten-vastus, nämä kasvit sallivat viljelijöiden tappaa ympäröivät rikkakasvit vahingoittamatta niiden satoa valikoivasti. Kuuluisin esimerkki tästä on Roundup-Ready-tekniikka, jonka on kehittänyt Monsanto. Kun herbisidi-glyfosaatti ei vaikuttanut Roundup-Ready-kasveihin, jotka otettiin ensimmäisen kerran käyttöön vuonna 1998 GM-soijapavuina, ne eivät vaikuta Roundup-Ready-kasveihin, joita voidaan levittää runsaina määrinä muiden kenttäkasvien poistamiseksi. Tästä on hyötyä ajankäytöstä ja kustannuksista, jotka liittyvät tavanomaiseen maanmuokkaukseen rikkakasvien vähentämiseksi tai erityyppisten rikkakasvien torjunta-aineiden useita sovelluksia tiettyjen rikkakasvilajien poistamiseksi selektiivisesti. Mahdollisiin haitoihin sisältyy kaikki kiistanalaiset argumentit muuntogeenisiä organismeja vastaan.
Tutkijat luovat geneettisesti muunnettuja elintarvikkeita, jotka sisältävät ravintoaineita, joiden tiedetään auttavan torjumaan tauteja tai aliravitsemusta ja parantamaan ihmisten terveyttä, etenkin heikommin kehittyneissä maissa. Esimerkki tästä on Kultainen riisi, joka sisältää beetakaroteenia, kehon A-vitamiinin tuotannon edeltäjää. Riisiä syövät ihmiset tuottavat enemmän A-vitamiinia, välttämätöntä ravintoainetta, josta puuttuu Aasian maiden köyhien ruokavalioita. Kolme geeniä, kaksi narsissista ja yksi bakteerista, jotka kykenevät katalysoimaan neljää biokemiallista reaktiota, kloonattiin riisiin sen valmistamiseksi "kultainen." Nimi tulee siirtogeenisen jyvän väristä johtuen beetakaroteenin yliekspressiosta, mikä antaa porkkanoille heidän oranssinsa väri.
Alle 20% maapallosta on viljelymaata, mutta joitain viljelykasveja on muunnettu geneettisesti, jotta ne olisivat suvaitsevampia sellaisille olosuhteille kuin suolapitoisuus, kylmä ja kuivuus. Geenien löytö kasveissa, jotka vastaavat natriumin imeytymisestä, ovat johtaneet keuhkojen kehittymiseen tyrmäys kasvit, jotka kykenevät kasvamaan korkeassa suolaympäristössä. Transkription ylös- tai alasäätely on yleensä menetelmä, jota käytetään muuttamaan kuivuustoleranssia kasveissa. Maissin ja rypsin kasvit, jotka pystyvät menestymään kuivuusolosuhteissa, ovat neljäntenä vuonna kenttäkokeet Kaliforniassa ja Coloradossa, ja niiden odotetaan saapuvan markkinoille 4-5 vuotta.
Hämähäkkisilkki on ihmisen tunnetuin kuitu, joka on vahvempi kuin Kevlar (käytetään luodinkestävien liivien valmistukseen), ja jonka vetolujuus on suurempi kuin teräksen. Kanadalainen yritys Nexia ilmoitti elokuussa 2000 siirtogeenisten vuohien kehittämisestä, jotka tuottivat maidossaan hämähäkkisilkkiproteiineja. Vaikka tämä ratkaisi proteiinien massatuotannon ongelman, ohjelma hyllyttiin, kun tutkijat eivät pystyneet selvittämään, kuinka kehrätä ne kuiduiksi kuten hämähäkit tekevät. Vuoteen 2005 mennessä vuohet olivat valmiina myytäväksi jokaiselle, joka veisi ne. Vaikka näyttää siltä, että hämähäkki-silkkiidea on laitettu hyllylle, toistaiseksi se on tekniikka se ilmestyy varmasti tulevaisuudessa uudelleen, kun kerätään lisää tietoa silkkien tilanteesta kudottu.