Biotechnologie je často považována za synonymum s biomedicínským výzkumem, ale existuje mnoho dalších odvětví, která využívají biotechnologické metody pro studium, klonování a pozměňování genů. Myšlienkou jsme si zvykli enzymy v našem každodenním životě, a mnoho lidí je obeznámeno s kontroverzemi kolem používání GMO v našich potravinách. Zemědělský průmysl je v centru této debaty, ale od dob George Washingtona Carvera, zemědělská biotechnologie vyrábí bezpočet nových produktů, které mají potenciál změnit náš život lepší.
Orální vakcíny fungují již mnoho let jako možné řešení šíření nemoci v nerozvinutých zemích, kde jsou náklady na rozsáhlé očkování nepřípustné. Geneticky upravené plodiny, obvykle ovoce nebo zelenina, určené k přenosu antigenních proteinů z infekčních patogenů, které při požití vyvolávají imunitní odpověď.
Příkladem je vakcína specifická pro pacienta k léčbě rakoviny. Vakcína proti lymfomům byla vyrobena za použití tabákových rostlin nesoucích RNA z klonovaných maligních B-buněk. Výsledný protein se potom použije k očkování pacienta a posílení jeho imunitního systému proti rakovině. V předběžných studiích byly vakcíny šité na míru pro léčbu rakoviny značně slibné.
Rostliny se používají k produkci antibiotik pro lidské i zvířecí použití. Exprese antibiotických proteinů v krmivu pro zvířata, krmená přímo zvířaty, je levnější než tradiční produkce antibiotik, ale tato praxe vyvolává mnoho bioetika problémy, protože výsledek je rozšířený, možná zbytečné používání antibiotik, která mohou podporovat růst rezistentních na antibiotika bakteriální kmeny.
Několik výhod použití rostlin k produkci antibiotik pro člověka je snížení nákladů v důsledku většího množství produktu, který lze z rostlin vyrobit oprotifermentace jednotka, snadnost čištění a snížené riziko kontaminace ve srovnání s použitím savčích buněk a kultivačního média.
V zemědělské biotechnologii je více než jen boj proti nemocem nebo zlepšení kvality potravin. Existuje několik čistě estetických aplikací a příkladem je použití genové identifikace a přenosových technik ke zlepšení barvy, vůně, velikosti a dalších vlastností květin.
Podobně se biotechnologie používá k vylepšení jiných běžných okrasných rostlin, zejména keřů a stromů. Některé z těchto změn jsou podobné změnám provedeným u plodin, jako je zvýšení odolnosti plemene tropických rostlin proti chladu, aby mohla být pěstována v severních zahradách.
Zemědělský průmysl hraje velkou roli v průmyslu biopaliv a poskytuje suroviny pro kvašení a rafinaci bio-oleje, bio-nafty a bioethanolu. Techniky genetického inženýrství a optimalizace enzymů se používají k vývoji surovin s vyšší kvalitou pro účinnější konverzi a vyšší výstupy BTU výsledných palivových produktů. Energeticky bohaté plodiny s vysokým výnosem mohou minimalizovat relativní náklady spojené se sklizní a přepravou (na odvozenou jednotku energie), což vede k palivovým produktům s vyšší hodnotou.
Zlepšení vlastností rostlin a zvířat pomocí tradičních metod, jako je křížové opylení, roubování a křížení, je časově náročné. Pokroky v oblasti biotechnologií umožňují rychlé provedení specifických změn na molekulární úrovni prostřednictvím nadměrné exprese nebo delece genů nebo zavedení cizích genů.
Posledně jmenované je možné za použití mechanismů kontroly genové exprese, jako jsou specifické promotory genů a transkripční faktory. Metody, jako je výběr pomocí markerů, zvyšují účinnost "nařídil" šlechtění zvířat, bez diskuse obvykle spojené s GMO. Metody klonování genů musí také řešit druhy rozdíly v genetickém kódu, přítomnost nebo nepřítomnost intronů a posttranslační modifikace, např methylace.
Po celá léta mikrob Bacillus thuringiensis, který produkuje protein toxický pro hmyz, zejména evropský kukuřič, byl použit pro poprášení plodin. Aby se eliminovala potřeba prachu, vědci nejprve vyvinuli transgenní kukuřici exprimující Bt protein, poté Bt brambory a bavlnu. Protein Bt není pro člověka toxický a transgenní plodiny usnadňují zemědělcům vyhýbat se nákladným zamořením. V roce 1999 se objevila diskuse o kukuřici Bt kvůli studii, která naznačovala, že pyl migroval na řasy, kde zabil larvy monarchy, které ho snědly. Následující studie prokázaly, že riziko pro larvy bylo velmi malé a v posledních letech se spor o kukuřici Bt změnil na téma objevující se odolnosti proti hmyzu.
Nesmí se zaměňovat odolnost proti škůdcům, tyto rostliny tolerují, že zemědělcům umožňují zabíjet okolní plevele, aniž by selektivně poškozovaly jejich úrodu. Nejznámějším příkladem je technologie Roundup-Ready, vyvinutá společností Monsanto. Rostliny Roundup-Ready, které byly poprvé zavedeny v roce 1998 jako geneticky modifikované sójové boby, nejsou ovlivněny herbicidním glyfosátem, který lze aplikovat ve velkém množství k eliminaci jakýchkoli jiných rostlin na poli. Přínosem je úspora času a náklady spojené s konvenčním zpracováním půdy, aby se snížily plevele nebo vícenásobné aplikace různých typů herbicidů k eliminaci specifických druhů plevelů selektivně. Možné nevýhody zahrnují všechny kontroverzní argumenty proti GMO.
Vědci vytvářejí geneticky upravené potraviny, které obsahují živiny, o kterých je známo, že pomáhají v boji proti nemocem nebo podvýživě, a zlepšují lidské zdraví, zejména v zaostalých zemích. Příkladem toho je Zlatá rýže, který obsahuje beta-karoten, předchůdce produkce vitamínu A v našem těle. Lidé, kteří jí rýži, produkují více vitamínu A, což je základní živina, která postrádá stravu chudých v asijských zemích. Tři geny, dva z narcisů a jeden z bakterie, schopné katalyzovat čtyři biochemické reakce, byly klonovány do rýže, aby se vytvořila "zlatý." Název pochází z barvy transgenního zrna v důsledku nadměrné exprese beta-karotenu, což dává mrkvi oranžovou barvu barva.
Méně než 20% Země je orná půda, ale některé plodiny byly geneticky změněny, aby byly snášenlivější vůči podmínkám, jako je slanost, chlad a sucho. Objevení genů v rostlinách zodpovědných za absorpci sodíku vedlo k vývoji knokaut rostliny schopné růst v prostředí s vysokým obsahem solí. Up-nebo down-regulace transkripce je obecně metoda používaná ke změně tolerance sucha v rostlinách. Rostliny kukuřice a řepky, které se daří za sucha, jsou ve čtvrtém roce terénní zkoušky v Kalifornii a Coloradu a očekává se, že na trh dorazí za 4-5 let.
Spider hedvábí je nejzaměstnanější vlákno známé člověku, silnější než Kevlar (používané k výrobě neprůstřelných vest), s vyšší pevností v tahu než ocel. V srpnu 2000 kanadská společnost Nexia oznámila vývoj transgenních koz, které produkovaly bílkoviny hedvábí pavouka v jejich mléce. I když to vyřešilo problém hromadné produkce bílkovin, program byl odložen, když vědci nedokázali přijít na to, jak je roztočit na vlákna jako pavouci. V roce 2005 byly kozy na prodej komukoli, kdo by je vzal. I když se zdá, že na polici byl položen nápad na pavoučí hedvábí, jedná se zatím o technologii to se určitě znovu objeví v budoucnosti, jakmile se shromáždí další informace o tom, jak jsou hedvábí tkaný.