دانش بیوتكنولوژی به عنوان عظیم ترین منبع تكنولوژی بشر در قرن فعلی مطرح بوده و آن را انقلاب سبز نوینی برای غلبه بر فقر و گرسنگی نامیدهاند.حامیان بیوتكنولوژی، معتقدند چنانچه روند فعلی رشد جمعیتادامه یابد، به یقین نسلهای آینده بشری با كمبود مواد غذایی و فقر، روبرو خواهند شد. بنابراین بایستی روشهای مهندسی ژنتیك و اصلاحگیاهان زراعی پربازده در دستور كار كشورها قرار گیرد. روشهای مهندسی ژنتیك و بیوتكنولوژی گیاهی میتواند، گونههایی از محصولاتجدید را، حتی در خاكهای نامرغوب و نا مساعد پرورش دهد; همچنین بذرهای مقاوم به ویروس و فات گیاهی میتوانند، كاربرد سموم و موادشیمیایی را محدود ساخته و بازدهی محصولات را فزایش بخشند.
به كارگیری بیوتكنولوژی نوین در كشاورزی منجر به تولید فرآوردههای با كیفیت بهتر، كاهش هزینه تولید آن و تولید فرآوردههایی باارزش فزوده بیشتر میگردد. به همین دلیل، امروزه فعالیتهایگستردهای در بخش بیوتكنولوژی برای تبدیل تحقیقات پایهای بهكاربردی و توسعهای (تجاری) در حال شكلگیری است . به كارگیری روشها و فنون مهندسی ژنتیك و بیوتكنولوژی در كشتسلول و بفت گیاهان به ویژه گیاهانی كه از جنبه اقتصادی و غذایی اهمیت فوقالعادهای دارند، بسیار ارزشمند است. چرا كه در مقایسه با شیوههای كشت و تكثیر معمولی از این روش میتوان با هزینهای بسیار كمتر وسرعت عمل بیشتری به دودمانهای خالص سلولی و انتخاب سالم ترین بفت گیاهی با بازده كمی و كیفی چشمگیری نائل شد. با به كارگیری بیوتكنولوژی میتوان گیاهی را تولید كرد كه به عواملی همچون سرما، گرما، رطوبت، خشكی، املاح، حشرات، فات ویروسها و سایر عواملبیماری زا مقاوم باشند و علاوه برآن در مقایسه با موجود طبیعی، مجهز به مكانیسمهای دفاعی اضفی باشند. این عوامل قرنها است كه كشاورزان را آزار داده و لطمات بیشمار اقتصادی وارد كرده است.بیوتكنولوژی كاربردهای امیدوار كننده بسیاری دارد، اما نه یك راه حل عمومی و نه جایگزینی برای روشهای موجود است، بلكه یك روشكمكی برای حل مشكلات كشاورزی است. نمونههای فراوانی ازكاربردهای بیوتكنولوژی در كشاورزی امروز وجود دارد كه برخی ازنمونهها در ذیل اشاره میگردد:
كرم اگروتیس (شبپره زمستانی) یكی از حشرات آسیب رساننده بهغلات است كه معمولا به وسیله حشرهكشها با آن مبارزه میشود. باكتری با سیلوس تورژین سیس پروتئینی تولید میكند كه كشنده حشره فوقاست ولی این باكتری با غلات همزیستی ندارد . بیوتكنولوژیستها برایحل این مشكل ژن پروتئین تولیدی این باكتری را به باكتری پسودوموناس فلوئورسنس كه در خاك وجود داشته است و با سویاهمزیستی دارد انتقال دادند و سپس با وارد كردن این باكتری به خاكمحل كشت غلات، حشره فوق را كنترل نموده و صدمات ناشی از آن راكاهش دادند. این مثال نمونهای از كاربرد علم بیوتكنولوژی در كنترلحشرات و فات محسوب میشود.از فنآوری بیوتكنولوژی در كنترل علٿهای هرز نیز استفاده گردیده است.
برای نمونه بسیاری از علفكشها به دلیل حضور مادهای بنام گیلفوسیت در علٿكش رانداپ كه تأثیر منفی بر فعالیتهای آنزیمی حبوبات دارد، در مزارع حبوبات قابل استفاده نیست.بیوتكنولوژیستها توانستهاند با انتقال ژن مقاومت به گلیفوسیت (كه آنرا در نوعی باكتری به نام سالمونلا فلاتیفی موریوم یفتهاند) به گیاهانزراعی، واریتههای جدیدی از ذرت، پنبه و تنباكوی مقاوم به علٿكشهارا تولید نمایند.
استفاده از بیوتكنولوژی درگیاهان زراعی در فزایش كیفی گیاهانزراعی نیز مؤثر بوده است، به طوری كه گیاهان تراریخته كه از طریق بیوتكنولوژی به دست آمدهاند نسبت به ارقام قدیمی تولید بیشتری داشتهاند كه این فزایش بهرهوری به دلیل عواملی چون تحمل بهخشكی، مقاومت به حشرات، بیماریها و قدرت رقابت بیشتر با علٿهای هرز بوده است. همچنین بیوتكنولوژیستها موفق شدهاند مكانیسمی كه موجب نرمشدگی و فساد میوههایی چون گوجه فرنگی میشود را با استفاده ازروشهای مهندسی ژنتیك تحت كنترل خود در آورده و موجب حذٿشیمیایی موادی میشوند كه موجب رسیدگی بیش از حد محصولمیشود. با استفاده از این تكنیك ، گوجه فرنگی Flavrsavr را تولیدنمودند كه میوهها به حالت طبیعی رسیده و پس از برداشت، بدون اینكهمیوهها در معرض فساد قرار گیرند به مسفتهای دور قابل حمل بودند.
ایجاد مقاومت در مقابل تنشهای محیطی مانند خشكسالی، گرما،سرما، ازن موجود در اتمسفر، نمك و مواد كانی از دیگر اهدف بیوتكنولوژیستها بوده است. در این مورد میتوان به تولید سیبزمینی وتوت فرنگی مقاوم به یخبندان كه از طریق مهندسی ژنتیك بدست آمده،اشاره نمودد.
كشت سلولی كه طی آن سلولهای گیاهی رشد یفته در محیطكشت، به عنوان منبع تأمین كننده مواد ارزشمندی محسوب میگردند، ازدیگر كاربردهای بیوتكنولوژی میباشد. برای نمونه، وانیل معمولا از بذرگیاه وانیلا بدست میآید. استخراج وانیل از سلولهای گیاهی كشت شده میتواند ارزان تر از روشهای سنتی تمام شود. علاوه بر این از كشتسلولهای گیاهی در محیط كشت، می توان ساقه و ریشه تولید كرد كهبرخی از این اندامها میتوانند به دلیل جهش دارای صفات متفاوتی باشند كه قابل بهره برداری خواهند بود.علاوه بر موارد ذكر شده به اختصار، برخی از كاربردهای بیوتكنولوژی را میتوان بصورت ذیل عنوان کرد:
1- توسعه ظرفیت تثبیت نیتروژن در گیاهان غیر لگومینوز ( مهندسان ژنتیک در حال کار کردن بر روی انتقال ژن نیف ( ( nif در گیاهان غیر لگومینوز بوسیله استفاده از ناقل E.Coli هستند )
2- مراقبت از گیاهان در مقابل بیماری های گیاهی ( گیاهانی مثل پایه نیشکر که از کشت بفت مریستمی به دست می آیند مقاومت بالایی نسبت به بیماری ها دارند )
3- توسعه گونه های جدید به وسیله گداختن پروتوپلاسم یا پروسه کلون سا زی
4- تولید تركیبات مؤثر و مهم گیاهی از راه كشت انبوه سلولی
5- استفاده از گیاهان به عنوان عوامل و منابع تولید محصولات زیستشناسی و شیمیایی
6- مطالعه فرآیندهای رشد و نمو و تمایز آن
7- مقامت به تنش های زنده ( حشرات، ویروس ها و بیماری های قارچی و باکتریایی )
8- مقاومت به تنش های غیر زنده
9- مقاومت به علف کش ها
10- گیاهان تراریخت برای بهبود کیفیت ( کیفیت انباری )
11- گل های تراریخت برای رنگ گل
12- گیاهان تراریخت برای نر عقیمی
13- گیاهان تراریخت برای تولید بذور خاتمه دهنده ( به تکنولوژی که قابلیت حیات یا باروری بذور را پس از یک مدت معین خاتمه می دهد ، خاتمه دهنده یا Terminator technology می گویند. بدین ترتیب شرکت تولید کننده ، بذور نسل اول را می فروشد اما بذور و یا میوه های حاصل از این گیاهان فقط به عنوان غذا قابل استفاده هستند و اگر کشت شوند جوانه نخواهد زد )
14- گیاهان تراریخت به عنوان بیوراکتورها ( برای تولید ارزان مواد شیمیایی و دارویی که این پدیده به زراعت مولکولی یا Molecular farming معروف می باشد)
15- تولید پلاستیک قابل تجزیه زیستی (Biodegradable plastic )
16- استفاده از آنزیمها در تولید مواد شیرین كننده تولیدات غذایی انسان
17- كنترل و دفع فات گیاهی و تهیه انواع كودهای زیستی وحشرهكشهای میكروبی
18- اصلاح ژنتیك بذر و دانههای روغنی
19- كاهش اثرات مخرب كشاورزی بر محیط خاك
20- غنیسازی خاك و حاصلخیز كردن آن با استفاده از میكروارگانیسمهای تثبیت كننده ازت و قارچ میكوریزا
21- استفاده از ایجاد مصونیت برخی مواد شیمیایی گیاهان در برابر امراضمزمن انسانی
22- تهیه نوعی
آلبومین انسانی در گیاهان با دستكاریهای ژنتیكی
23- استفاده از هورمونهای رشد در دامها
24- تلقیح مصنوعی دامها و بهره گیری از صفات برتر ژنتیكی در روش هایانتقال جنین
25- كاربرد در صنایع غذایی تبدیلی و كاهش هزینههای تولید موادغذایی
26- تهیه و تولید واكسنهای مفید و جدید برای پیشگیری از عفونتهای مرگآور در دامها و طیور
آینده :
کمتر شکی در مورد مدرن بودن بیوتکنولوژی وجود دارد . بدون شک این فن آوری یک مد زود گذر نیست. انتظارات ایجاد شده برای توسعه تجاری مقاومت به علف کش ها و حشرات ، آینده درخشانی را برای بیوتکنولوژی کشاورزی خاطرنشان می نماید.با توجه به شواهد اولیه ای که در مورد استفاده از انتقال ژن های جدید به منظور ایجاد لاین های گیاهی سودمند برای تولید مواد شیمیایی ، از مواد دارویی گرفته تا پلاستیک های قابل تجزیه زیستی وجود دارد ، چشم انداز آینده این تکنولوژی نیز امیدوار کننده است.بیوتکنولوژی کشاورزی در مسیر خود از شروع به کار بیوتکنولوژی تا تولید مزرعه ای محصولات تجاری با موانع متعددی از محدودیت های علمی و تکنولوژیکی تا مشکلات
قانون ی و مدیریتی ، عوامل اقتصادی و نگرانی های اجتماعی روبرو می باشد. فرضیه محفظه کارانه قوانین در اکثر کشور ها این است که تمام گیاهان تراریخت بطور بالقوه خطرناک هستند.خطرات احتمالی مرتبط با ژن منتقل شده ویا
فنوتیپ ایجاد شده است نه روش های مورد استفاده برای انتقال ژن. تا کنون گزارشی در مورد اثرات مضر محیطی و یا دیگر خطرات پیش بینی نشده گیاهان تراریخت در هزاران آزمایش مزرعه ای صورت گرفته در عرصه بین المللی ارائه نگردیده است ، با این حال نگرانی های متعددی در رابطه با سیستم های کشاورزی ایجاد شده است. اکنون عکس العمل مصرف کننده به محصولات گیاهی تراریخت با آزادسازی تجاری واریته های پیشرفته در سطح تجاری سنجیده شده است. این آزاد سازی با فزایش انتشار اطلاعات در مورد گیاهان تراریخت به شکل قابل دسترس برای عموم ، همزمان گردیده است. با این حال همچنان که محدودیت های تکنیکی برداشته می شوند ، این احتمال وجود دارد که محدودیت های تجاری به اصلی ترین موانع تبدیل گردند. تکنولوژی های جدید که در این عرصه خلق می گردند کاملا اختراعی بوده و واجد شرایط احراز حق حفاظت انحصاری و ملاحظه
حقوق مالکیت معنوی می باشند.