بيوتكنولوژي كشاورزي
عمده‌ترين كاربردهاي بيوتكنولوژي دركشاورزي را مي‌توان به دسته‌هاي زير تقسيم كرد.
• ايجاد گياهان مقاوم به حشرات و آفتها
• ايجاد گياهان مقاوم به علف‌كشها
• ايجاد گياهان مقاوم به بيماريهاي ويروسي و قارچي
• ايجاد گياهان مقاوم به شرايط سخت مانند سرما، گرما و شوري
• ايجاد گياهان داراي ارزشهاي غذائي ويژه
• ايجاد گياهان داراي خاصيت درماني ـ پيشگيري
• ايجاد گياهان داراي خصوصيت متابوليكي تغيير يافته مانند رشد سريع و راندمان‌كشت بالاتر
• ايجاد گياهان و ميوه‌هاي داراي زمان ماندگاري بيشتر
همچنين بايد اضافه كرد:
• ايجاد دامهاي ترانسژنيك كه داراي خصوصيات ويژه‌اي مانند توليد شير زياد ياگوشت كم‌چربي و... هستند.
• ايجاد جانوراني كه بعنوان كارخانه توليد آنتي‌بادي و واكسن و دارو عمل كنند
• ايجاد ماهيها و ساير دامهائي كه با سرعت زياد رشد مي‌كنند
گياهان‌مقاوم به حشرات و آفتها
باتوسعه تكنيكهاي بيوتكنولوژي دانشمندان‌قادرند ژنهائي از يك موجود زنده را به موجود ديگري انتقال دهند. در سال 1990اولين گياه ترانسژنيك در مزرعه واقعي كشت گرديد و در 1993 FDAگياهان و غذاهاي ترانسژنيك را بعنوان مواد اساساً بي‌ضررمعرفي كرد.
هم‌اكنون با استفاده از اين تكنيكها ژن‌هاي‌مربوط به توليد يك پروتئين سمي (بتاتوكسين) از باكتري باسيلوس تورانجينسيس‌به گياهان متعددي از قبيل ذرت، پنبه و سيب‌زميني و... انتقال يافته است وبدينوسيله اين گياهان به حشراتي كه علاقه به تغذيه از آنها را دارندمقاوم گشته‌اند. چرا كه بمحض استفاده حشرات از اين گياه بدليل نابودي‌دستگاه گوارش آنها از بين خواهند رفت. هرساله هزينه‌هاي هنگفتي بابت مبارزه شيميائي با اين آفات صورت مي‌گيرد كه علاوه بر هزينه‌بري زياد آلودگيهاي زيست محيطي فراواني را به‌دنبال دارد. راندمان اين مواد شيميايي نيز بدليل ايجاد مقاومت در حشرات در برابر سموم به مرور پايين آمده است و بهمين خاطرنياز به تعويض مكرر اين آفت‌كش‌ها وجود دارد. هم‌اكنون در آمريكا ذرت و پنبه و سيب‌زميني ترانسژنيك تا ميزان زيادي مورد استقبال واقع شده است بطوريكه تا سال 1998حدود 18% از ذرت و 17% از پنبه و 4% از سيب‌زميني كشت داده شده در آمريكا ازنوع ترانسژنيك بوده است و هم‌اكنون براساس روند رشد موجود برآورد مي‌شود كه‌بيش از 50% غلات كشت داده شده در آمريكا از نوع ترانسژنيك باشند.
گياهان‌مقاوم به بيماريهاي ويروسي و قارچي
بيماريهاي ويروسي و قارچي از مهمترين‌بيماريهاي گياهي هستند كه علاوه بر وارد كردن خسارات زياد به محصولات‌كشاورزي مانع كشت آنها در بسياري از شرايط آب و هوائي مي‌شود. با كلون كردن برخي ژنهاي گياهان مقاوم درگياهان حساس مانند ژنهاي كيتنياز و 1 و 3 گلوكاناز كه باعث تخريب ديواره پلي‌ساكاريدي قارچهاي پاتوژن مي‌شوند بيوتكنولوژيستها به گياهاني دست‌يافته‌اند كه مقاوم به قارچهاي پاتوژن مي‌باشند. همچنين با كلون كردن ژنهاي جانوري و انجام‌اقداماتي شبيه واكسيناسيون مي‌توان به گياهان مقاوم به ويروس نيز دست‌يافت. روشهاي مبارزه بيولوژيك بسيار متعدد و متنوع بوده و موارد بالا تنها مثالهائي از اين دست مي‌باشند.
گياهان‌مقاوم به علف‌كشها
روشهاي رايج مبارزه با علفهاي هرزبه‌نحوي كه بايد انتخابي نيست و علف‌كشها در موارد زيادي علاوه بر نابودي‌علفها به گياهان زراعي نيز آسيب مي‌زنند. بعنوان مثال Glyphosate كه يك علف‌كش كارآمد است مي‌تواند گياهاني را كه داراي سير متابوليكي Shikamate هستند را نيز نابود كند.بهمين منظور بيوتكنولوژيستها با وارد كردن ژن مقاومت گليفوسيت EPSP سنتتاز به گياهاني‌مانند چغندرقند، سويا، پنبه، گوجه‌فرنگي و تنباكو آنها را در برابر علف‌كشها مقاوم كرده‌اند.
گياهان‌تحمل كننده شرايط سخت
ارزش گياهاني كه بتوانند در خاكهاي شور با حرارت بالا، سرماي زياد و... رشد كنند بركسي پوشيده نيست. بيش از 13درصد زمينهاي قابل آبياري جهان داراي درصد غيرقابل تحمل نمك در خود هستند. بيوتكنولوژيستها با بررسي گياهاني كه بصورت خودرو در شرايط سخت مانند فشاراسمزي بالا، سرماي زياد، گرمان فراوان و... رشد مي‌كنند به ژنهائي دست‌يافته‌اند كه عامل مقاومت اين گياهان در برابر اين شرايط سخت مي‌باشد. با انتقال اين ژنها گياهان متعددي توليد شده‌اند كه قادرند در خاكهاي نامناسب با املاح زياد رشد كنند. بعنوان مثال با انتقال ژنهاي مسئول انتقال‌يونهاي سديم بداخل گياهاني مانند آرابيدوپسيس سطح تحمل اين گياه تا 200ميلي مولار نمك افزايش پيدا كرده است. همچنين با خاموش كردن سيستم بيان ژنهاي سنتز كننده اسيدهاي چرب‌تري ئنوئيك در گياهان بيوتكنولوژيستها توانسته‌اند تا اين‌گياهان را در دماهاي بالاتر از حد معمول رشد دهند.
همچنين با انتقال ژنهاي مسئول توليد نوعي‌پروتئين ضديخ كه در ماهيهاي آب‌هاي قطبي يافت مي‌شود به گياهان، باعث ايجاد مقاومت در برابر سرماي زياد در اين گياهان شده‌اند.
گياهاني‌كه داراي ارزش ويژه‌اي هستند
هرمادة با ارزشي كه در درون يك گياه يا هر موجود زنده ديگر ساخته شده و تجمع مي‌يابد بواسطه عملكرد ژنهاي مسئول‌سنتز آن ماده مي‌باشد. بيوتكنولوژيستها با شناسائي اين ژنها و افزايش قدرت‌بيان اين ژنها و يا افزايش تعداد نسخه‌هاي اين ژنها در يك گياه مي‌توانندگياهان و ميوه‌هائي توليد كنند كه داراي ارزشهاي غذائي ويژه‌اي هستند. بهمين سبب اصطلاح جديد NutritionalGenomics وضع شده است كه نشان دهنده كاربرد ژنها در بهبود تغذيه انسان و دام است. بعنوان مثال «برنج طلائي» برنجي است كه داراي مقادير بسيار زيادي از ويتامين A مي‌باشد. اين برنج‌مايه اميدي براي نجات هزاران آفريقائي، كه هرساله در اثر كمبود ويتامين A به كوري كامل مبتلا مي‌شوند، شده است.
همچنين بدليل پايين بودن ميكرونوترنيت‌ها درعلوفه دامها، انتقال ژنهاي مسئول متراكم ساختن آنها در گياهان علوفه‌اي نقش مؤثري در تغذيه دامها و انسان خواهد داشت.
گياهاني‌كه داراي خصوصيت متابوليكي تغيير يافته هستند
افزايش سرعت رشد جمعيت انساني در سالهاي‌اخير بركسي پوشيده نيست، ليكن افزايش سرعت توليد محصولات كشاورزي پابه‌پاي آن رشد نكرده است. تا سال 2020 نياز به افزايش 40 درصدي در راندمان كشت‌برنج وجود دارد. بيوتكنولوژيستها بدو طريق باعث كاهش فاصله اين دو مقوله ازيكديگر خواهند شد. اول با افزايش راندمان كشت محصولات كشاورزي در هرهكتار و دوم با افزايش سرعت رشد گياهان بعنوان مثال ژنهائي كه مسئول كنترل قد دركوتاه شدن آن در گياهان هستند بطور غيرمستقيم باعث افزايش راندمان محصول‌مي‌شوند. با انتقال اين ژنها در گونه‌هاي فاقد آن باعث افزايش راندمان‌گرديده‌اند. همچنين با انتقال ژنهاي مسئول فتوسنتز درذرت به برنج توانسته‌اند راندمان توليد برنج را تا 35% افزايش دهند. همچنين با دستكاريهاي ژنتيكي در سلولهاي‌درختاني كه از چوب آنها استفاده مي‌گردد باعث افزايش سرعت رشد آنها تا حد قابل توجهي شده‌اند كه اين امر مي‌تواند روند تخريب جنگلها را متوقف سازد.آيا قبول داريد درصورتيكه ميوه‌هائي مانندگوجه‌فرنگي زمان ماندگاري بيشتري داشته باشند چقدر در كاهش ضايعات اين‌ميوه مؤثر خواهد بود. بيوتكنولوژيستها با به تأخير انداختن سرعت رسيدن‌گوجه‌فرنگي به اين امر دسترسي پيدا كرده‌اند.
گياهاني‌كه داراي خاصيت درماني يا پيشگيري هستند
بيوتكنولوژيستها با انتقال ژنهاي مسئول سنتز پروتئينهاي مختلف ميكروبي و انساني به گياهان و توليد اين پروتئينها درگياهان دست به ابتكارات مؤثري زده‌اند. بعنوان مثال توليد واكسنهاي مختلف‌در گياهان و ايجاد ميوه‌هائي كه داراي خاصيت واكسيناسيون هستند. و يا امكان‌توليد پروتئينهائي مثل انسولين در گياهان كه در آيندة بسيار نزديك به تحقق‌خواهد پيوست باعث انقلابي در اين زمينه خواهد شد. همچنين گياهان بعنوان ارگانيسم‌هاي كانديدبراي توليد پروتئينهائي مانند آنتي‌باديها و آنزيمها و... در مقياس بسيار بالادر نظر گرفته شده‌اند و عملاً كارآئي خود را در اين زمينه نشان داده‌اند.
حيوانات ترانسژنيك
امروزه بدليل رشد روزافزون جمعيت نياز به مواد غذائي اهميت بيشتري پيدا كرده است و اين اهميت هنگامي بيشترمي‌شود كه موضوع كيفيت نيز در كنار آن مطرح شود. بيوتكنولوژيستها بادستكاري‌هاي بدون ضرر در ژنهاي حيواناتي مانند گوسفند و گاو و ماهي باعث رشدسريع آنها مي‌شوند. همچنين با دستكاريهاي ژنتيكي مي‌توان به گوشت كم‌چربي وترد دست يافت كه ارزش غذائي و سلامت بخش آن بسيار بالا باشد.
با انتقال ژنهاي مختلف به اين جانوران مي‌توان آنها را از مواد خاصي غني كرد. اخيراً دانشمندان ژاپني با انتقال برخي از ژنهاي گياه اسفناج به خوك موجب‌توليد گوشتي شده‌اند كه داراي برخي خواص اسفناج نيز مي‌باشد. گاوهاي شيري‌ترانسژنيك مي‌توانند بعنوان كارخانه‌هاي توليد پروتئينها و واكسنها وآنتي‌باديها عمل كنند. هم‌اكنون اين روش بصورت كاربردي در توليد بسياري ازپروتئين‌ها بكار مي‌رود. بعنوان مثال گاو ترانسژنيك حامل ژن‌لاكتوفرين انسان كه يك پروتئين، حاوي آهن و ضروري براي رشد نوزادان است مي‌تواند باتوليد شير نزديك به شير انسان نيازهاي نوزادان انسان را تاحدزيادي برآورده كند. يا بزهاي ترانسژنيك مي‌توانند در هر ليتر شير بيش از چهارگرم آنتي‌بادي مونوكلونال توليد كنند كه ارزش آن بسيار بالا مي‌باشد. بدين نحو باجايگزيني تنها 10 بز ترانسژنيك بجاي يك كارخانه بزرگ مدرن مي‌توان به يك‌روش كاملاً اقتصادي دست يافت. بادستكاري ژنهاي توليد هورمون رشد در ماهيها و افزايش توليد اين هورمون بصورت‌طبيعي به ماهيهائي دست يافته‌اند كه داراي سرعت رشد بسيار بيشتري از گونه مشابه خود هستند.
