غالبًا ما تعتبر التكنولوجيا الحيوية مرادفة للبحث الطبي الحيوي ، ولكن هناك العديد من الصناعات الأخرى التي تستفيد من طرق التكنولوجيا الحيوية لدراسة الجينات واستنساخها وتغييرها. لقد اعتدنا على فكرة الإنزيمات في حياتنا اليومية، وكثير من الناس على دراية بالخلافات المحيطة باستخدام الكائنات المعدلة وراثيا في أطعمتنا. تقع الصناعة الزراعية في قلب هذا النقاش ، ولكن منذ أيام جورج واشنطن كارفر ، لقد أنتجت التكنولوجيا الحيوية الزراعية منتجات جديدة لا حصر لها لها القدرة على تغيير حياتنا أفضل.
اللقاحات الفموية تعمل منذ سنوات عديدة كحل محتمل لانتشار المرض في البلدان المتخلفة ، حيث التكاليف باهظة للتحصين على نطاق واسع. المحاصيل المعدلة وراثيا ، عادة ما تكون فواكه أو خضروات ، مصممة لحمل بروتينات مستضدية من مسببات الأمراض المعدية ، والتي ستؤدي إلى استجابة مناعية عند تناولها.
مثال على ذلك لقاح خاص بالمريض لعلاج السرطان. تم صنع لقاح مضاد للورم اللمفاوي باستخدام نباتات التبغ التي تحمل الحمض النووي الريبي من الخلايا البائية الخبيثة المستنسخة. ثم يتم استخدام البروتين الناتج لتطعيم المريض وتعزيز جهاز المناعة ضد السرطان. وقد أظهرت اللقاحات المصممة خصيصًا لعلاج السرطان وعدًا كبيرًا في الدراسات الأولية.
تستخدم النباتات لإنتاج المضادات الحيوية للاستخدام البشري والحيواني. إن التعبير عن بروتينات المضادات الحيوية في علف الماشية ، التي يتم إطعامها مباشرة للحيوانات ، أقل تكلفة من إنتاج المضادات الحيوية التقليدية ، لكن هذه الممارسة تثير الكثير أخلاقيات البيولوجيا مشاكل لأن النتيجة منتشرة ، وربما الاستخدام غير الضروري للمضادات الحيوية التي قد تعزز نمو مقاومة المضادات الحيوية البكتيرية سلالات.
العديد من المزايا لاستخدام النباتات لإنتاج المضادات الحيوية للإنسان يتم تقليل التكاليف بسبب الكمية الأكبر من المنتجات التي يمكن إنتاجها من النباتات مقابلتخمير الوحدة ، وسهولة التنقية ، وتقليل مخاطر التلوث مقارنة باستخدام خلايا الثدييات ووسائط الثقافة.
إن التكنولوجيا الحيوية الزراعية أكثر من مجرد مكافحة الأمراض أو تحسين جودة الغذاء. هناك بعض التطبيقات الجمالية البحتة ، ومن الأمثلة على ذلك استخدام تقنيات تحديد الجينات ونقلها لتحسين اللون والرائحة والحجم والميزات الأخرى للزهور.
وبالمثل ، تم استخدام التكنولوجيا الحيوية لإجراء تحسينات على نباتات الزينة الشائعة الأخرى ، على وجه الخصوص ، الشجيرات والأشجار. بعض هذه التغييرات تشبه تلك التي تم إجراؤها على المحاصيل ، مثل تعزيز المقاومة الباردة لسلالة من النباتات الاستوائية بحيث يمكن زراعتها في الحدائق الشمالية.
تلعب الصناعة الزراعية دورًا كبيرًا في صناعة الوقود الحيوي ، حيث توفر المواد الأولية لتخمير وتكرير النفط الحيوي والديزل الحيوي والإيثانول الحيوي. يتم استخدام تقنيات الهندسة الوراثية وتحسين الإنزيمات لتطوير مواد أولية ذات جودة أفضل لتحويل أكثر كفاءة ومخرجات BTU أعلى لمنتجات الوقود الناتجة. يمكن للمحاصيل عالية الغلة والكثيفة الطاقة تقليل التكاليف النسبية المرتبطة بالحصاد والنقل (لكل وحدة طاقة مشتقة) إلى الحد الأدنى ، مما يؤدي إلى منتجات وقود ذات قيمة أعلى.
إن تحسين السمات النباتية والحيوانية من خلال الطرق التقليدية مثل التلقيح المتبادل ، والتطعيم ، والتكاثر المتقاطع يستغرق وقتًا طويلاً. تسمح التطورات التكنولوجية الحيوية بإجراء تغييرات محددة بسرعة ، على المستوى الجزيئي من خلال الإفراط في التعبير أو حذف الجينات ، أو إدخال الجينات الأجنبية.
هذا الأخير ممكن باستخدام آليات التحكم في التعبير الجيني مثل المروجين الجينات المحددة و عوامل النسخ. طرق مثل الاختيار بمساعدة علامة تحسن كفاءة "توجه" تربية الحيوانات ، دون الجدل المرتبط عادة بالكائنات المعدلة وراثيا. يجب أن تتناول طرق استنساخ الجينات أيضًا الأنواع الاختلافات في الشفرة الوراثية ، ووجود أو عدم وجود إنترونات وتعديلات ما بعد الترجمة مثل مثيلة.
لسنوات ، الميكروب باسيلوس ثورينجينسيس، الذي ينتج بروتينًا سامًا للحشرات ، على وجه الخصوص ، حفار الذرة الأوروبي ، تم استخدامه لغبار المحاصيل. للقضاء على الحاجة إلى الغبار ، طور العلماء أولاً الذرة المعدلة وراثيًا التي تعبر عن بروتين Bt ، تليها البطاطس والقطن Bt. البروتين Bt ليس سامًا للبشر ، والمحاصيل المعدلة وراثيا تسهل على المزارعين تجنب الإصابة المكلفة. في عام 1999 ، ظهر جدل حول الذرة Bt بسبب دراسة أشارت إلى أن حبوب اللقاح هاجرت إلى طحلب الحليب حيث قتلت يرقات العاهل التي أكلتها. أظهرت الدراسات اللاحقة أن الخطر على اليرقات كان صغيرا للغاية ، وفي السنوات الأخيرة ، حول الجدل حول الذرة Bt التركيز ، إلى موضوع مقاومة الحشرات الناشئة.
لا ينبغي الخلط بينه وبين مقاومة الآفاتهذه النباتات متسامحة مع السماح للمزارعين بقتل الأعشاب المحيطة دون الإضرار بمحاصيلهم بشكل انتقائي. أشهر مثال على ذلك هو تقنية Roundup-Ready ، التي طورتها مونسانتو. قدمت لأول مرة في عام 1998 مثل فول الصويا المعدلة وراثيا ، لا تتأثر النباتات الجاهزة للتقريب بمبيدات الأعشاب ، والتي يمكن تطبيقها بكميات وفيرة للقضاء على أي نباتات أخرى في الحقل. فوائد هذا هي توفير الوقت والتكاليف المرتبطة بالحراثة التقليدية للحد من الأعشاب الضارة أو تطبيقات متعددة لأنواع مختلفة من مبيدات الأعشاب للقضاء على أنواع معينة من الأعشاب الضارة بشكل انتقائي. تشمل العوائق المحتملة جميع الحجج المثيرة للجدل ضد الكائنات المعدلة وراثيًا.
يقوم العلماء بصنع أطعمة معدلة وراثيًا تحتوي على مغذيات معروفة أنها تساعد في مكافحة الأمراض أو سوء التغذية ، لتحسين صحة الإنسان ، خاصة في البلدان المتخلفة. مثال على ذلك الأرز الذهبي، الذي يحتوي على بيتا كاروتين ، مقدمة لإنتاج فيتامين أ في أجسامنا. ينتج الأشخاص الذين يتناولون الأرز المزيد من فيتامين أ ، وهو عنصر غذائي أساسي يفتقر إلى وجبات الفقراء الغذائية في الدول الآسيوية. تم استنساخ ثلاثة جينات ، اثنتان من النرجس ، وواحد من بكتيريا ، قادرة على تحفيز أربعة تفاعلات كيميائية حيوية ، في الأرز لجعلها "ذهبي". يأتي الاسم من لون الحبوب المعدلة وراثيا بسبب الإفراط في التعبير عن بيتا كاروتين ، والذي يعطي الجزر برتقالة اللون.
أقل من 20٪ من الأرض هي أرض صالحة للزراعة ولكن تم تعديل بعض المحاصيل وراثيا لجعلها أكثر تحملاً لظروف مثل الملوحة والبرد والجفاف. اكتشاف الجينات في النباتات المسؤولة عن امتصاص الصوديوم أدى إلى تطوير ضرب نباتات قادرة على النمو في بيئات عالية الملح. عادة ما يكون تنظيم النسخ إلى الأعلى أو الأسفل هو الطريقة المستخدمة لتغيير تحمل الجفاف في النباتات. الذرة ونباتات اللفت ، قادرة على الازدهار في ظل ظروف الجفاف ، في عامها الرابع تجارب ميدانية في كاليفورنيا وكولورادو ، ومن المتوقع أن تصل إلى السوق في 4-5 سنوات.
الحرير العنكبوتي هو أطول ألياف معروفة للإنسان ، أقوى من الكيفلار (المستخدمة في صنع سترات واقية من الرصاص) ، مع قوة شد أعلى من الفولاذ. في أغسطس 2000 ، أعلنت الشركة الكندية نكسيا عن تطوير الماعز المعدلة وراثيا التي أنتجت بروتينات الحرير العنكبوت في حليبها. في حين أن هذا حل مشكلة إنتاج البروتينات بكميات كبيرة ، تم وضع البرنامج على الرف عندما لم يتمكن العلماء من معرفة كيفية تدويرها في ألياف مثل العناكب. بحلول عام 2005 ، كانت الماعز معروضة للبيع لأي شخص سيأخذها. في حين يبدو أن فكرة حرير العنكبوت قد وُضعت على الرف ، فهي في الوقت الحاضر تقنية من المؤكد أن تظهر مرة أخرى في المستقبل ، بمجرد جمع المزيد من المعلومات حول كيفية حرير الحرير نسج.