Bioteknik anses ofta vara synonymt med den biomedicinska forskningen, men det finns många andra industrier som utnyttjar biotekniska metoder för att studera, klona och förändra gener. Vi har vant oss vid idén om enzymer i vår vardagoch många känner till kontroverserna kring användningen av GMO i våra livsmedel. Jordbruksindustrin är i centrum för den debatten, men sedan George Washington Carver dagar, jordbruksbiotek har producerat otaliga nya produkter som kan förändra våra liv för bättre.
Orala vacciner har varit i arbeten i många år som en möjlig lösning på spridningen av sjukdomar i underutvecklade länder, där kostnaderna är oöverkomliga för omfattande vaccination. Genetiskt konstruerade grödor, vanligtvis frukter eller grönsaker, utformade för att bära antigenproteiner från smittsamma patogener, som kommer att utlösa ett immunsvar vid intag.
Ett exempel på detta är ett patientspecifikt vaccin för behandling av cancer. Ett anti-lymfomvaccin har gjorts med användning av tobaksplanter som bär RNA från klonade maligna B-celler. Det resulterande proteinet används sedan för att vaccinera patienten och öka sitt immunsystem mot cancer. Skräddarsydda vacciner för cancerbehandling har visat stort löfte i preliminära studier.
Växter används för att producera antibiotika för både människor och djur. Att uttrycka antibiotikaproteiner i djurfoder, som matas direkt till djur, är billigare än traditionell antibiotikaproduktion, men denna praxis väcker många bioetik problem eftersom resultatet är utbrett, eventuellt onödig användning av antibiotika som kan främja tillväxten av antibiotikaresistent bakteriell stammar.
Flera fördelar med att använda växter för att producera antibiotika för människor är minskade kostnader på grund av den större mängden produkt som kan produceras från växter kontrajäsning enhet, enkel rening och minskad risk för kontaminering jämfört med att använda däggdjursceller och odlingsmedier.
Det finns mer jordbruksbioteknik än att bekämpa sjukdomar eller förbättra matkvaliteten. Det finns några rent estetiska tillämpningar, och ett exempel på detta är användningen av genidentifiering och överföringstekniker för att förbättra färger, lukt, storlek och andra egenskaper hos blommor.
På samma sätt har bioteknik använts för att förbättra andra vanliga prydnadsväxter, särskilt buskar och träd. Några av dessa förändringar liknar de som görs på grödor, till exempel att förbättra den kalla motståndskraften hos en tropisk växtras så att den kan odlas i norra trädgårdar.
Jordbruksindustrin spelar en stor roll i biobränslen, och tillhandahåller råmaterial för jäsning och raffinering av bioolja, biodiesel och bioetanol. Genteknik och enzymoptimeringstekniker används för att utveckla råvaror av bättre kvalitet för effektivare omvandling och högre BTU-resultat för de resulterande bränsleprodukterna. Högavkastande, energitäta grödor kan minimera de relativa kostnaderna för skörd och transport (per enhet härledd energi), vilket resulterar i högre värde bränsleprodukter.
Att förbättra växt- och djuregenskaper genom traditionella metoder som korsbestøvning, ympning och korsavel är tidskrävande. Biotech-framsteg gör det möjligt att snabbt göra specifika förändringar, på molekylär nivå genom överuttryck eller radering av gener, eller införande av främmande gener.
Det senare är möjligt med användning av genuttryckskontrollmekanismer såsom specifika genpromotorer och transkriptionsfaktorer. Metoder som markeringsassisterat urval förbättrar effektiviteten hos "riktad" djuravel, utan den kontrovers som normalt är förknippad med GMO. Genkloningsmetoder måste också adressera arter skillnader i den genetiska koden, närvaron eller frånvaron av introner och post-translationella modifieringar såsom metylering.
I flera år, mikroben Bacillus thuringiensis, som producerar ett protein som är giftigt för insekter, i synnerhet den europeiska majsborren, användes för att döda grödor. För att eliminera behovet av dammning utvecklade forskarna först transgen majs som uttrycker Bt-protein, följt av Bt-potatis och bomull. Bt-protein är inte giftigt för människor, och transgena grödor gör det lättare för jordbrukare att undvika kostsamma angrepp. 1999 uppstod kontroverser över Bt-majs på grund av en studie som föreslog att pollen migrerade till mjölkväv där den dödade monarklarver som åt den. Efterföljande studier visade att risken för larverna var mycket liten och under de senaste åren har kontroversen kring Bt-majs bytt fokus, till ämnet med framväxande insektsresistens.
Inte att förväxla med skadedjursresistens, dessa växter är toleranta för att låta bönder döda omgivande ogräs utan att skada deras gröda selektivt. Det mest kända exemplet på detta är Roundup-Ready-tekniken, utvecklad av Monsanto. Roundup-Ready-växter som först introducerades 1998 som GM-sojabönor påverkas inte av herbiciden glyfosat, som kan appliceras i stora mängder för att eliminera andra växter i fältet. Fördelarna med detta är tidsbesparingar och kostnader i samband med konventionell jordbearbetning för att minska ogräs eller flera applikationer av olika typer av herbicider för att eliminera specifika ogräsarter selektivt. De möjliga nackdelarna inkluderar alla kontroversiella argument mot GMO.
Forskare skapar genetiskt förändrade livsmedel som innehåller näringsämnen som är kända för att bekämpa sjukdom eller undernäring, för att förbättra människors hälsa, särskilt i underutvecklade länder. Ett exempel på detta är Gyllene ris, som innehåller betakaroten, föregångaren för vitamin A-produktion i våra kroppar. Människor som äter riset producerar mer vitamin A, ett viktigt näringsämne som saknar kost för de fattiga i asiatiska länder. Tre gener, två från påskliljor och en från en bakterie, som kan katalysera fyra biokemiska reaktioner, klonades till ris för att göra det "gyllene." Namnet kommer från färgen på det transgene kornet på grund av överuttryck av betakaroten, vilket ger morötter sina orange Färg.
Mindre än 20% av jorden är åkermark men vissa grödor har genetiskt förändrats för att göra dem mer toleranta mot förhållanden som salthalt, kyla och torka. Upptäckten av gener i växter ansvariga för natriumupptag har lett till utvecklingen av knockout växter som kan växa i miljöer med högt salt. Upp- eller nedreglering av transkription är vanligtvis den metod som används för att förändra torktolerans hos växter. Majs- och rapsfröväxter, som kan trivas under torka, är på sitt fjärde år fältförsök i Kalifornien och Colorado, och det förväntas att de når marknaden om 4-5 år.
Spindelsilke är den längsta fiber som man känner till, starkare än Kevlar (används för att göra kortsäkra västar), med en högre draghållfasthet än stål. I augusti 2000 tillkännagav det kanadensiska företaget Nexia utvecklingen av transgena getter som producerade spindelsilkeproteiner i sin mjölk. Medan detta löste problemet med massproduktion av proteinerna, räknades programmet när forskare inte kunde ta reda på hur de skulle snurra dem i fibrer som spindlar gör. År 2005 var getterna till salu till alla som skulle ta dem. Även om det verkar som att spindelsilkeidén har lagts på hyllan är det för närvarande en teknik det kommer säkert att dyka upp igen i framtiden, när mer information samlas om hur silkarna är vävd.