Bioteknologi anses ofte som synonymt med biomedisinsk forskning, men det er mange andre næringer som drar nytte av bioteknologiske metoder for å studere, klone og endre gener. Vi har blitt vant til ideen om enzymer i hverdagen vår, og mange mennesker er kjent med kontroversene rundt bruken av GMO i matvarene våre. Landbruksnæringen er midt i debatten, men siden George Washington Carver dager, Agricultural biotech har produsert utallige nye produkter som har potensial til å endre livene våre for bedre.
Orale vaksiner har vært i verk i mange år som en mulig løsning på spredning av sykdom i underutviklede land, der kostnadene er uoverkommelige for utbredt vaksinasjon. Genmanipulerte avlinger, vanligvis frukt eller grønnsaker, designet for å frakte antigene proteiner fra smittsomme patogener, som vil utløse en immunrespons når de svelges.
Et eksempel på dette er en pasientspesifikk vaksine for behandling av kreft. En anti-lymfomvaksine er laget ved bruk av tobakkplanter som bærer RNA fra klonede ondartede B-celler. Det resulterende proteinet blir deretter brukt til å vaksinere pasienten og øke immunforsvaret mot kreft. Skreddersydde vaksiner for kreftbehandling har vist betydelig løfte i foreløpige studier.
Planter brukes til å produsere antibiotika for både mennesker og dyr. Å uttrykke antibiotiske proteiner i husdyrfôr, matet direkte til dyr, er rimeligere enn tradisjonell antibiotikaproduksjon, men denne praksisen reiser mange bioetikk problemer fordi resultatet er utbredt, muligens unødvendig bruk av antibiotika som kan fremme veksten av antibiotikaresistent bakteriell stammer.
Flere fordeler med å bruke planter for å produsere antibiotika til mennesker er reduserte kostnader på grunn av den større mengden produkt som kan produseres fra planter kontra engjæring enhet, enkel renselse og redusert risiko for forurensning sammenlignet med bruken av pattedyrceller og kulturmedier.
Det er mer med landbruksbioteknologi enn bare å bekjempe sykdom eller forbedre matkvaliteten. Det er noen rent estetiske bruksområder, og et eksempel på dette er bruk av genidentifikasjon og overføringsteknikker for å forbedre fargen, lukten, størrelsen og andre trekk ved blomster.
På samme måte har bioteknologi blitt brukt til å gjøre forbedringer av andre vanlige prydplanter, spesielt busker og trær. Noen av disse endringene ligner de som er gjort for avlinger, for eksempel å styrke den kalde motstanden til en rase av tropisk plante slik at den kan dyrkes i nordlige hager.
Landbruksnæringen spiller en stor rolle i biodrivstoffnæringen, og gir råstoffene for gjæring og raffinering av bioolje, biodiesel og bioetanol. Genteknikk og enzymoptimaliseringsteknikker brukes til å utvikle råvarer av bedre kvalitet for mer effektiv konvertering og høyere BTU-utganger av de resulterende drivstoffproduktene. Høytytende, energitette avlinger kan minimere relative kostnader forbundet med høsting og transport (per enhet avledet energi), noe som gir drivstoffprodukter med høyere verdi.
Det er tidkrevende å forbedre plante- og dyretrekk gjennom tradisjonelle metoder som kryssbestøvning, poding og kryssing. Fremskritt i bioteknologi gjør at spesifikke endringer kan gjøres raskt, på molekylært nivå gjennom overuttrykk eller sletting av gener, eller introduksjon av fremmede gener.
Det siste er mulig ved bruk av genuttrykkskontrollmekanismer som spesifikke genpromotorer og transkripsjonsfaktorer. Metoder som markørassistert utvalg forbedrer effektiviteten til "regissert" dyraavl, uten kontroversen som normalt er forbundet med GMO. Genkloningsmetoder må også adressere arter forskjeller i den genetiske koden, tilstedeværelsen eller fraværet av introner og post-translasjonelle modifikasjoner som metylering.
I årevis er mikroben Bacillus thuringiensis, som produserer et protein som er giftig for insekter, særlig den europeiske kornboreren, ble brukt til å støve avlinger. For å eliminere behovet for støving, utviklet forskere først transgen mais som uttrykker Bt-protein, etterfulgt av Bt-potet og bomull. Bt-protein er ikke giftig for mennesker, og transgene avlinger gjør det lettere for bønder å unngå kostbare angrep. I 1999 dukket det opp kontrovers om Bt-mais på grunn av en studie som antydet at pollen migrerte til melkevei der den drepte monarklarver som spiste den. Påfølgende studier viste at risikoen for larvene var veldig liten, og de siste årene har kontroversen om Bt-mais byttet fokus, til temaet den nye insektresistensen.
Ikke å forveksle med pest-motstand, er disse plantene tolerante for å la bønder drepe omkringliggende ugras uten å selge avlingen deres selektivt. Det mest kjente eksemplet på dette er Roundup-Ready-teknologien, utviklet av Monsanto. Roundup-Ready-planter ble først introdusert i 1998 som GM-soyabønner, og berøres ikke av ugressmiddelet glyfosat, som kan brukes i store mengder for å eliminere andre planter i feltet. Fordelene med dette er besparelser i tid og kostnader forbundet med konvensjonell jordbearbeiding for å redusere ugress eller flere anvendelser av forskjellige typer ugressmidler for å eliminere spesifikke ugrasarter selektivt. De mulige ulempene inkluderer alle de kontroversielle argumentene mot GMO.
Forskere lager genetisk endrede matvarer som inneholder næringsstoffer som er kjent for å bekjempe sykdom eller underernæring, for å forbedre menneskers helse, spesielt i underutviklede land. Et eksempel på dette er Golden Rice, som inneholder beta-karoten, forløperen for vitamin A-produksjon i kroppene våre. Folk som spiser risen produserer mer vitamin A, et essensielt næringsstoff som mangler dietter til de fattige i asiatiske land. Tre gener, to fra påskeliljer og en fra en bakterie, i stand til å katalysere fire biokjemiske reaksjoner, ble klonet til ris for å gjøre det "gylden." Navnet kommer fra fargen på det transgene kornet på grunn av overuttrykk av betakaroten, som gir gulrøtter deres oransje farge.
Mindre enn 20% av jorden er dyrkbar jord, men noen avlinger har blitt genetisk endret for å gjøre dem mer tolerante for forhold som saltholdighet, kulde og tørke. Oppdagelsen av gener i planter som er ansvarlige for natriumopptak, har ført til utviklingen av slå ut planter som er i stand til å vokse i miljøer med høyt salt. Opp- eller nedregulering av transkripsjon er vanligvis metoden som brukes for å endre tørke toleranse hos planter. Mais- og rapsplanter, som er i stand til å trives under tørkeforhold, er i det fjerde året av feltforsøk i California og Colorado, og det forventes at de vil nå markedet om 4-5 år.
Edderkoppsilke er den lengste fiber som er kjent for mennesker, sterkere enn Kevlar (brukt til å lage kulebeskyttede vester), med en høyere strekkfasthet enn stål. I august 2000 kunngjorde det kanadiske selskapet Nexia utviklingen av transgene geiter som produserte edderkoppsilkeproteiner i melken. Mens dette løste problemet med masseprodusering av proteiner, ble programmet skrinlagt når forskere ikke kunne finne ut hvordan de skulle spinne dem i fibre slik edderkopper gjør. I 2005 var geitene solgt til alle som ville ta dem. Selv om det virker som om edderkoppsilkeideen har blitt lagt på hylla, er det foreløpig en teknologi det kommer garantert til å vises igjen i fremtiden, når det blir samlet inn informasjon om hvordan silkene er vevet.