Η βιοτεχνολογία θεωρείται συχνά συνώνυμη με τη βιοϊατρική έρευνα, αλλά υπάρχουν πολλές άλλες βιομηχανίες που εκμεταλλεύονται τις μεθόδους βιοτεχνολογίας για τη μελέτη, την κλωνοποίηση και την τροποποίηση των γονιδίων. Έχουμε συνηθίσει στην ιδέα του ένζυμα στην καθημερινή μας ζωή, και πολλοί άνθρωποι είναι εξοικειωμένοι με τις αντιπαραθέσεις γύρω από τη χρήση του ΓΤΟ στα τρόφιμά μας. Η γεωργική βιομηχανία βρίσκεται στο επίκεντρο αυτής της συζήτησης, αλλά από τις ημέρες του George Washington Carver, η γεωργική βιοτεχνολογία παράγει αμέτρητα νέα προϊόντα που έχουν τη δυνατότητα να αλλάξουν τη ζωή μας για το καλύτερα.
Τα εμβόλια για το στόμα βρίσκονται εδώ και πολλά χρόνια στο εργαστήριό τους ως μια πιθανή λύση για την εξάπλωση της νόσου σε υποανάπτυκτες χώρες, όπου το κόστος είναι απαγορευτικό στον εκτεταμένο εμβολιασμό. Οι γενετικά τροποποιημένες καλλιέργειες, συνήθως φρούτα ή λαχανικά, που έχουν σχεδιαστεί για τη μεταφορά αντιγονικών πρωτεϊνών από μολυσματικά παθογόνα, που θα προκαλέσουν μια ανοσοαπόκριση κατά την κατάποση.
Ένα παράδειγμα αυτού είναι ένα εμβόλιο ειδικά για τον ασθενή για τη θεραπεία του καρκίνου. Ένα εμβόλιο κατά του λεμφώματος έχει κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας φυτά καπνού που φέρουν RNA από κλωνοποιημένα κακοήθη Β-κύτταρα. Η προκύπτουσα πρωτεΐνη στη συνέχεια χρησιμοποιείται για να εμβολιάσει τον ασθενή και να ενισχύσει το ανοσοποιητικό σύστημα του έναντι του καρκίνου. Τα προσαρμοσμένα εμβόλια για την αντιμετώπιση του καρκίνου έχουν δείξει σημαντικές υποσχέσεις στις προκαταρκτικές μελέτες.
Τα φυτά χρησιμοποιούνται για την παραγωγή αντιβιοτικών τόσο για ανθρώπινη όσο και για ζωική χρήση. Η έκφραση αντιβιοτικών πρωτεϊνών στις ζωοτροφές, που τρέφονται απευθείας στα ζώα, είναι λιγότερο δαπανηρή από την παραδοσιακή παραγωγή αντιβιοτικών, αλλά αυτή η πρακτική εγείρει πολλά βιοηθική επειδή το αποτέλεσμα είναι ευρέως διαδεδομένο, ενδεχομένως περιττή χρήση αντιβιοτικών που μπορεί να προωθήσουν την ανάπτυξη ανθεκτικών στα αντιβιοτικά βακτηριακός στελεχών.
Πολλά πλεονεκτήματα στη χρήση φυτών για την παραγωγή αντιβιοτικών για τον άνθρωπο είναι το μειωμένο κόστος λόγω της μεγαλύτερης ποσότητας προϊόντος που μπορεί να παραχθεί από τα φυτά έναντι ενόςζύμωση μονάδα, ευκολία καθαρισμού και μειωμένο κίνδυνο μόλυνσης σε σύγκριση με τη χρήση κυττάρων θηλαστικών και μέσων καλλιέργειας.
Υπάρχει περισσότερο στην αγροτική βιοτεχνολογία απ 'ό, τι η καταπολέμηση μόνο της ασθένειας ή βελτίωση της ποιότητας των τροφίμων. Υπάρχουν κάποιες καθαρά αισθητικές εφαρμογές και ένα παράδειγμα είναι η χρήση τεχνικών γονιδιακής ταυτοποίησης και μεταφοράς για τη βελτίωση του χρώματος, της οσμής, του μεγέθους και άλλων χαρακτηριστικών των λουλουδιών.
Ομοίως, η βιοτεχνολογία έχει χρησιμοποιηθεί για να βελτιώσει άλλα κοινά καλλωπιστικά φυτά, ιδίως θάμνους και δέντρα. Ορισμένες από αυτές τις αλλαγές είναι παρόμοιες με αυτές που έγιναν στις καλλιέργειες, όπως η ενίσχυση της ψυχρής αντοχής μιας φυλής τροπικού φυτού, ώστε να μπορεί να καλλιεργηθεί σε βόρειους κήπους.
Ο γεωργικός κλάδος διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη βιομηχανία βιοκαυσίμων, παρέχοντας τις πρώτες ύλες για τη ζύμωση και τον εξευγενισμό βιο-πετρελαίου, βιοντίζελ και βιοαιθανόλης. Οι τεχνικές γενετικής μηχανικής και βελτιστοποίησης των ενζύμων χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη καλύτερων πρώτων υλών για την αποδοτικότερη μετατροπή και την αύξηση των εξόδων BTU των προϊόντων καυσίμων που προκύπτουν. Οι υψηλής αποδόσεως, πυκνόρρευστες καλλιέργειες μπορούν να ελαχιστοποιήσουν το σχετικό κόστος που σχετίζεται με τη συγκομιδή και τη μεταφορά (ανά μονάδα ενέργειας που προέρχεται), με αποτέλεσμα τα προϊόντα καυσίμων υψηλότερης αξίας.
Η ενίσχυση των χαρακτηριστικών φυτών και ζώων μέσω παραδοσιακών μεθόδων όπως η σταυροειδής γονιμοποίηση, η μεταμόσχευση και η διασταύρωση είναι χρονοβόρες. Οι προόδους της βιοτεχνολογίας επιτρέπουν την πραγματοποίηση συγκεκριμένων αλλαγών γρήγορα, σε μοριακό επίπεδο, μέσω της υπερβολικής έκφρασης ή διαγραφής των γονιδίων ή της εισαγωγής ξένων γονιδίων.
Το τελευταίο είναι δυνατό χρησιμοποιώντας μηχανισμούς ελέγχου γονιδιακής έκφρασης όπως ειδικούς προαγωγούς γονιδίων και μεταγραφικούς παράγοντες. Μέθοδοι όπως η επιλογή υποβοηθούμενης από δείκτη βελτιώνουν την αποτελεσματικότητα του "κατευθύνθηκε" την εκτροφή ζώων, χωρίς τη διαμάχη που συνήθως συνδέεται με τους ΓΤΟ. Οι μέθοδοι γονιδιακής κλωνοποίησης πρέπει επίσης να αφορούν τα είδη διαφορές στον γενετικό κώδικα, παρουσία ή απουσία ιντρονίων και μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις όπως μεθυλίωση.
Για χρόνια, το μικρόβιο Bacillus thuringiensis, το οποίο παράγει μια πρωτεΐνη τοξική για τα έντομα, συγκεκριμένα, η ευρωπαϊκή καλαμποκιού καλαμποκιού, χρησιμοποιήθηκε για τη σκόνη των καλλιεργειών. Για να εξαλειφθεί η ανάγκη για ξεσκόνισμα, οι επιστήμονες πρώτα ανέπτυξαν διαγονιδιακό καλαμπόκι που εκφράζει Bt πρωτεΐνη, ακολουθούμενη από πατάτα Bt και βαμβάκι. Η πρωτεΐνη Bt δεν είναι τοξική για τον άνθρωπο και οι διαγονιδιακές καλλιέργειες διευκολύνουν τους αγρότες να αποφεύγουν τις δαπανηρές προσβολές. Το 1999, διαμάχη εμφανίστηκε πάνω από Bt καλαμπόκι λόγω μιας μελέτης που πρότεινε η γύρη μετανάστευσε στο milkweed όπου σκότωσε προνύμφες monarch που το έφαγε. Οι μετέπειτα μελέτες κατέδειξαν ότι ο κίνδυνος για τις προνύμφες ήταν πολύ μικρός και ότι τα τελευταία χρόνια η διαμάχη σχετικά με το Bt καλαμπόκι έχει αλλάξει την εστίασή του στο θέμα της αναδυόμενης αντοχής των εντόμων.
Δεν πρέπει να συγχέεται με αντοχή σε παράσιτα, αυτά τα φυτά είναι ανεκτικά για να επιτρέπουν στους αγρότες να σκοτώνουν τα γύρω ζιζάνια χωρίς να βλάπτουν την καλλιέργειά τους επιλεκτικά. Το πιο διάσημο παράδειγμα είναι η τεχνολογία Roundup-Ready, η οποία αναπτύχθηκε από την Monsanto. Τα φυτά Roundup-Ready, τα οποία παρουσιάστηκαν για πρώτη φορά το 1998 ως γενετικά τροποποιημένα σόγια, δεν επηρεάζονται από το ζιζανιοκτόνο glyphosate, το οποίο μπορεί να εφαρμοστεί σε άφθονες ποσότητες για την εξάλειψη οποιωνδήποτε άλλων φυτών στο πεδίο. Τα οφέλη για αυτό είναι η εξοικονόμηση χρόνου και κόστους που συνδέονται με τη συμβατική καλλιέργεια για τη μείωση των ζιζανίων ή πολλαπλών εφαρμογών διαφόρων τύπων ζιζανιοκτόνων για την εξάλειψη συγκεκριμένων ειδών ζιζανίων επιλεκτικά. Τα πιθανά μειονεκτήματα περιλαμβάνουν όλα τα αμφιλεγόμενα επιχειρήματα κατά των ΓΤΟ.
Οι επιστήμονες δημιουργούν γενετικά τροποποιημένα τρόφιμα που περιέχουν θρεπτικά συστατικά γνωστά για την καταπολέμηση ασθενειών ή υποσιτισμού, για τη βελτίωση της ανθρώπινης υγείας, ιδίως σε υποανάπτυκτες χώρες. Ένα παράδειγμα αυτού είναι Χρυσή Ρύζι, που περιέχει β-καροτένιο, τον πρόδρομο για την παραγωγή βιταμίνης Α στο σώμα μας. Οι άνθρωποι που τρώνε το ρύζι παράγουν περισσότερη βιταμίνη Α, μια βασική θρεπτική ουσία που λείπει από τη δίαιτα των φτωχών στις ασιατικές χώρες. Τρία γονίδια, δύο από νάρκισσους και ένα από ένα βακτήριο, ικανά να καταλύουν τέσσερις βιοχημικές αντιδράσεις, κλωνοποιήθηκαν σε ρύζι για να το καταστήσουν "χρυσαφένιος." Το όνομα προέρχεται από το χρώμα των διαγονιδιακών κόκκων λόγω της υπερέκφρασης του βήτα-καροτένιου, το οποίο δίνει στα καρότα τους πορτοκαλί χρώμα.
Λιγότερο από το 20% της γης είναι αρόσιμη γη, αλλά ορισμένες καλλιέργειες έχουν τροποποιηθεί γενετικά ώστε να γίνουν πιο ανεκτικές σε συνθήκες όπως η αλατότητα, το κρύο και η ξηρασία. Η ανακάλυψη γονιδίων στα φυτά που ευθύνονται για την πρόσληψη νατρίου έχει οδηγήσει στην ανάπτυξη του ρίχνω αναίσθητο φυτά που μπορούν να αναπτυχθούν σε περιβάλλον με υψηλή περιεκτικότητα σε άλατα. Η ρύθμιση προς τα πάνω ή προς τα κάτω της μεταγραφής είναι γενικά η μέθοδος που χρησιμοποιείται για τη μεταβολή της ανοχής στην ξηρασία στα φυτά. Τα φυτά από καλαμπόκι και κράμβη, που μπορούν να ευδοκιμήσουν υπό συνθήκες ξηρασίας, βρίσκονται στο τέταρτο έτος δοκιμές πεδίου στην Καλιφόρνια και το Κολοράντο, και αναμένεται ότι θα φτάσουν στην αγορά σε 4-5 χρόνια.
Το μεταξωτό μετάξι είναι η πιο σφριγηλή ίνα γνωστή στον άνθρωπο, ισχυρότερη από την Kevlar (που χρησιμοποιείται για την κατασκευή αλεξίσφαιρων γιλέκων), με μεγαλύτερη αντοχή σε εφελκυσμό από τον χάλυβα. Τον Αύγουστο του 2000, η καναδική εταιρεία Nexia ανακοίνωσε την ανάπτυξη διαγονιδιακών κατσικιών που παρήγαγαν πρωτεΐνες μεταξιού αραβοσίτου στο γάλα τους. Ενώ αυτό λύνεται το πρόβλημα της μαζικής παραγωγής των πρωτεϊνών, το πρόγραμμα απομακρύνθηκε όταν οι επιστήμονες δεν μπορούσαν να καταλάβουν πώς να τις περιστρέψουν σε ίνες όπως οι αράχνες. Μέχρι το 2005, οι κατσίκες επρόκειτο να πωληθούν σε όποιον θα τους πήρε. Ενώ φαίνεται ότι η ιδέα του μεταξιού αράχνης έχει τοποθετηθεί στο ράφι, προς το παρόν είναι μια τεχνολογία αυτό είναι βέβαιο ότι θα εμφανιστεί και πάλι στο μέλλον, αφού συγκεντρωθούν περισσότερες πληροφορίες για το πώς είναι τα μεταξωτά υφαντός.