Biotehnoloģiju bieži uzskata par biomedicīnas pētījumu sinonīmu, taču ir arī daudzas citas nozares, kas izmanto biotehnoloģiju metodes gēnu pētīšanai, klonēšanai un mainīšanai. Mēs esam pieraduši pie idejas fermenti mūsu ikdienas dzīvē, un daudzi cilvēki zina par pretrunām, kas saistītas ar ĢMO mūsu pārtikā. Lauksaimniecības debates ir šo debašu centrā, taču kopš Džordža Vašingtona Kūvera laikiem lauksaimniecības biotehnoloģija ir ražojusi neskaitāmus jaunus produktus, kuriem ir potenciāls mainīt mūsu dzīvi labāk.
Vakcīnas, kas tiek lietotas iekšķīgai lietošanai, jau vairākus gadus darbojas kā iespējams risinājums slimības izplatībai mazattīstītajās valstīs, kur plaši izplatītas vakcinācijas neļauj izmaksāt. Ģenētiski modificētas kultūras, parasti augļi vai dārzeņi, kas paredzētas antigēnu olbaltumvielu pārnēsāšanai no infekcijas patogēniem, kas norijot izraisīs imūno reakciju.
Tā piemērs ir pacientam specifiska vakcīna vēža ārstēšanai. Anti-limfomas vakcīna ir izgatavota, izmantojot tabakas augus, kas nes RNS no klonētām ļaundabīgām B šūnām. Iegūtais proteīns tiek izmantots, lai vakcinētu pacientu un palielinātu viņa imūnsistēmu pret vēzi. Sākotnējos pētījumos vērojamas lielas vakcīnas, kas paredzētas vēža ārstēšanai.
Augus izmanto antibiotiku ražošanai gan cilvēkiem, gan dzīvniekiem. Antibiotiku olbaltumvielu izdalīšana lopu barībā, ko baro tieši dzīvniekiem, ir lētāka nekā tradicionālā antibiotiku ražošana, taču šī prakse rada daudzus bioētika problēmas, jo rezultāts ir plaši izplatīts, iespējams, nevajadzīga antibiotiku lietošana, kas var veicināt pret antibiotikām rezistentu augšanu baktēriju celmi.
Vairākas priekšrocības, izmantojot augus, lai ražotu cilvēkiem antibiotikas, ir samazinātas izmaksas sakarā ar lielāku produktu daudzumu, ko var ražot no augiem, salīdzinot arfermentācija vienība, attīrīšanas vienkāršība un samazināts piesārņojuma risks, salīdzinot ar zīdītāju šūnu un barotnes izmantošanu.
Lauksaimniecības biotehnoloģijai ir vairāk nekā tikai cīņa pret slimībām vai pārtikas kvalitātes uzlabošana. Ir daži tīri estētiski pielietojumi, un to piemērs ir gēnu identifikācijas un pārnešanas metožu izmantošana, lai uzlabotu ziedu krāsu, smaržu, izmēru un citas īpašības.
Tāpat biotehnoloģiju izmanto, lai uzlabotu citus izplatītos dekoratīvos augus, jo īpaši krūmus un kokus. Dažas no šīm izmaiņām ir līdzīgas tām, kas tiek veiktas kultūrām, piemēram, tropisko augu šķirnes aukstuma izturības uzlabošana, lai to varētu audzēt ziemeļu dārzos.
Lauksaimniecības nozarei ir liela loma biodegvielas nozarē, nodrošinot izejvielas bioeļļas, biodīzeļdegvielas un bioetanola fermentēšanai un rafinēšanai. Ģenētiskās inženierijas un enzīmu optimizācijas metodes tiek izmantotas, lai izstrādātu labākas kvalitātes izejvielas efektīvākai pārveidošanai un iegūto degvielas produktu lielākiem BTU rezultātiem. Augstas ražas, energoietilpīgas kultūras var samazināt relatīvās izmaksas, kas saistītas ar ražas novākšanu un transportēšanu (uz iegūto enerģijas vienību), kā rezultātā rodas augstākas vērtības degvielas produkti.
Augu un dzīvnieku īpašību uzlabošana, izmantojot tradicionālās metodes, piemēram, savstarpēju apputeksnēšanu, potēšanu un krustošanu, prasa daudz laika. Biotehnoloģijas sasniegumi ļauj ātri veikt īpašas izmaiņas molekulārā līmenī, pārmērīgi ekspresējot vai izdzēšot gēnus, vai ieviešot svešus gēnus.
Pēdējais ir iespējams, izmantojot gēnu ekspresijas kontroles mehānismus, piemēram, specifiskus gēnu veicinātājus un transkripcijas faktori. Metodes, piemēram, ar marķieriem saistīta atlase, uzlabo efektivitāti "vērsta" dzīvnieku audzēšana bez strīdiem, kas parasti saistīti ar ĢMO. Gēnu klonēšanas metodēm jāattiecas arī uz sugām atšķirības ģenētiskajā kodā, intronu esamība vai neesamība un pēctranslācijas modifikācijas, piemēram, metilēšana.
Gadiem ilgi mikrobs Bacillus thuringiensis, kas ražo kukaiņiem toksisku olbaltumvielu, jo īpaši Eiropas kukurūzas urbumu, tika izmantots kultūru putekļošanai. Lai novērstu vajadzību pēc putekļošanas, zinātnieki vispirms izstrādāja transgēno kukurūzu, kas ekspresē Bt olbaltumvielas, pēc tam Bt kartupeļus un kokvilnu. Bt olbaltumvielas nav toksiskas cilvēkiem, un transgēnās kultūras ļauj lauksaimniekiem izvairīties no dārgām invāzijām. 1999. gadā par Bt kukurūzu izcēlās strīdi sakarā ar pētījumu, kurā tika ierosināts, ka ziedputekšņi migrēja uz piena aļģēm, kur tie nogalināja monarhu kāpurus, kuri to ēda. Turpmākie pētījumi parādīja, ka risks kāpuriem bija ļoti mazs, un pēdējos gados strīdi par Bt kukurūzu ir pievērsušies tēmai par jaunu kukaiņu rezistenci.
Nejaukt ar izturība pret kaitēkļiem, šie augi iecietīgi ļauj lauksaimniekiem nogalināt apkārt esošās nezāles, selektīvi nekaitējot to ražai. Visslavenākais piemērs tam ir Roundup-Ready tehnoloģija, ko izstrādājusi Monsanto. Pirmoreiz 1998. gadā kā ĢM sojas pupas Roundup-Ready augus neietekmē herbicīds glifosāts, ko var izmantot daudzos daudzumos, lai likvidētu visus citus augus laukā. Ieguvumi no tā ir laika ietaupījums un izmaksas, kas saistītas ar parasto augsnes apstrādi nezāļu samazināšanai vai dažādu veidu herbicīdu daudzkārtēju pielietošanu, lai iznīcinātu konkrētas nezāļu sugas selektīvi. Iespējamie trūkumi ietver visus strīdīgos argumentus pret ĢMO.
Zinātnieki rada ģenētiski modificētus pārtikas produktus, kas satur barības vielas, par kurām zināms, ka tās palīdz cīnīties ar slimībām vai nepietiekamu uzturu, lai uzlabotu cilvēku veselību, īpaši mazattīstītās valstīs. Piemērs tam ir Zelta rīsi, kas satur beta-karotīnu, vitamīna A priekšteci mūsu ķermenī. Cilvēki, kas ēd rīsus, saražo vairāk A vitamīna - būtisku barības vielu, kuras trūkst Āzijas valstu nabadzīgo cilvēku uzturā. Trīs gēni, divi no narcises un viens no baktērijas, kas spēj katalizēt četras bioķīmiskās reakcijas, tika klonēti rīsos, lai iegūtu "zelta." Nosaukums cēlies no transgēno graudu krāsas, pateicoties pārmērīgai beta-karotīna ekspresijai, kas burkāniem piešķir oranžu krāsa.
Mazāk nekā 20% zemes ir aramzeme, bet dažas kultūras ir ģenētiski pārveidotas, lai tās būtu tolerantākas pret tādiem apstākļiem kā sāļums, aukstums un sausums. Gēnu atklāšana augos, kas atbildīgi par nātrija uzņemšanu, ir izraisījusi izsist augi, kas spēj augt vidē ar augstu sāls līmeni. Transkripcijas augšup vai lejup regulēšana parasti ir metode, ko izmanto, lai mainītu augu sausuma toleranci. Kukurūzas un rapša augi, kas var attīstīties sausuma apstākļos, ir ceturtajā gadā lauka izmēģinājumi Kalifornijā un Kolorādo, un ir paredzams, ka tie tirgū nonāks 4-5 gados.
Zirnekļa zīds ir spēcīgākā šķiedra, kas cilvēkiem zināma, stiprāka par Kevlaru (to izmanto, lai izgatavotu lodes necaurlaidīgas vestes), ar augstāku stiepes izturību nekā tērauds. Kanādas uzņēmums Nexia 2000. gada augustā paziņoja par tādu transgēnu kazu attīstību, kuras pienā ražoja zirnekļa zīda proteīnus. Kamēr tas atrisināja olbaltumvielu masveida ražošanas problēmu, programma tika aizvietota plauktiņā, kad zinātnieki nevarēja izdomāt, kā tos savērpt šķiedrās, kā to dara zirnekļi. Līdz 2005. gadam kazas bija pārdošanā visiem, kas tās paņems. Lai arī šķiet, ka zirnekļa zīda ideja ir ielikta plauktā, pagaidām tā ir tehnoloģija tas noteikti parādīsies nākotnē, kad būs savākta vairāk informācijas par to, kā zīda austi.