การประยุกต์ใช้ในเชิงการเกษตร

1. การทำฟาร์มสัตว์เพื่อสุขภาพของมนุษย์

ในการใช้เทคโนโลยีDNA เพื่อปรับปรุงพันธุ์สัตว์ในมีลักษณะที่ดีขึ้น เช่นเดียวกับเป้าหมายหนึ่งคือการในการปรับปรุงพันธุ์สัตว์ที่อาศัยการผสมพันธุ์ และคัดเลือกพันธุ์ดั้งเดิม แต่ด้วยเทคโนโลยี DNAทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถหาได้ว่ายีนที่จะทำให้สัตว์มีลักษณะตามต้องการ เช่น หมูมีไขมันต่ำ วัวให้นมเร็วขึ้นและมากขึ้น เมื่อทราบว่ายีนควบคุมลักษณะนั้นคือยีนใดแล้วจึงย้ายยีนดังกล่าวเข้าสู่สัตว์ที่ต้องการ

อีกรูปแบบหนึ่งของการทำฟาร์มในอนาคต คือ การสร้างฟาร์มสัตว์ที่เสมือนเป็น โรงงานผลิตยาเพื่อสกัดนำไปใช้ในการแพทย์ ตัวอย่างเช่น การสร้างแกะที่ได้รับการถ่ายยีนเพื่อให้สร้างโปรตีนที่มีอยู่ในเลือดของคน และให้แกะผลิตน้ำนมที่มีโปรตีนนี้ โปรตีนชนิดนี้จะยับยั้งเอนไซม์ที่ก่อให้เกิดการทำลายเซลล์ปอดในผู้ป่วยที่เป็นโรคซิสติกไฟโปรซิส (cystic fibrosis) และโรคระบบทางเดินหายใจที่เรื้อรังชนิดอื่นๆ

ในการสร้างสัตว์ดัดแปลงพันธุกรรม (transgenic animal) จะเริ่มจากการแยกเซลล์ไข่ออกจากเพศเมียและฉีดยีนที่ต้องการเข้าไปในนิวเคลียสของเซลล์ไข่ (microinjection) ซึ่งจะมีเซลล์ไข่บางเซลล์ยอมให้ยีนดังกล่าวแทรกเข้าในจีโนมของนิวเคลียสและแสดงออกได้ จากนั้นทำการผสมพันธุ์ในหลอดทดลอง (in vitro fertilization) และถ่ายฝากเข้าในตัวแม่ผู้รับ เพื่อให้เจริญเป็นตัวใหม่ซึ่งจะมียีนที่ต้องการอยู่โดยไม่จำเป็นต้องมาจากสปีชีส์เดียวกัน

 

 

 2.การสร้างพืชดัดแปลงพันธุกรรม(trensgenic plant)

การสร้างพืชดัดแปลงพันธุกรรม (trensgenic plant) เพื่อให้มียีนของลักษณะตามที่ต้องการ เช่น การชะลอการสุกของผลไม้ หรือเพื่อยืดเวลาการเก็บรักษาผลผลิต มีความต้านทานโรคและแมลง มีความต้านทานต่อสารฆ่าแมลงมีคุณค่าด้านอาหารมากขึ้น เป็นต้น ในพืชสามารถทำได้ง่ายกว่าในสัตว์ เนื่องจากมีการศึกษาเทคโนโลยีในการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อในหลอดทดลอง ซึ่งสามารถสร้างต้นพืชขึ้นใหม่จากเซลล์เนื้อเยื่อ หรือส่วนต่างๆ ของพืชได้เป็นเวลาหลายสิบปีมาแล้ว ดังนั้นถ้าสามารถถ่ายยีนเข้าสู่เซลล์พืชได้ และพืชนั้นมีเทคโนโลยีการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชรองรับอยู่แล้ว ก็สามารถสร้างพืชดัดแปลงทางพันธุกรรมได้ตัวอย่างการสร้างพืชดัดแปลงทางพันธุกรรม ได้แก่

พืชดัดแปลงทางพันธุกรรมที่มีความสามารถในการต้านทานแมลง
โดยการถ่ายยีนบีทีที่สร้างสารพิษจากแบคทีเรีย(Bacillua Thuringiensis;BT) สารพิษนี้สามารถทำลายตัวอ่อนของแมลงบางประเภทอย่างเฉพาะเจาะจง โดยไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตชนิดอื่น เมื่อนำยีนที่สร้างสารพิษไปใส่ในเซลล์ของพืช เช่น ฝ้าย ข้าวโพด มันฝรั่ง ยาสูบ มะเขือเทศ พืชเหล่านี้สามารถผลิตสารทำลายตัวหนอนที่มากัดกิน ทำให้ผลผลิตของพืชเหล่านี้เพิ่มขึ้น ลดการใช้สารเคมีหรือไม่ต้องใช้เลย

พืชต้านทานต่อโรค นักวิจัยไทยสามารถดัดแปลงพันธุกรรมของมะละกอให้ต้านทานต่อโรคใบด่างจุดวงแหวน ซึ่งเกิดจากไวรัสชนิดหนึ่ง โดยนำยีนที่สร้างโปรตีนเปลือกไวรัส (coat protein gene) ถ่ายฝากเข้าไปในเซลล์มะละกอ แล้วชักนำให้เป็นมะละกอสร้างโปรตีนดังกล่าว ทำให้สามารถต้านทานต่อเชื้อไวรัสได้ นอกจากนี้ยังมีการดัดแปลงพันธุกรรมของมันฝรั่ง ยาสูบ ให้มีความต้านทานต่อไวรัสที่มาทำลายได้

พืชดัดแปลงทางพันธุกรรมที่สามารถต้านสารปราบวัชพืช

เช่นนำเอายีนที่ต้านทานสารปราบวัชพืชใส่เข้าไปในพืชเช่นถั่วเหลือง ข้าวโพด ฝ้าย ทำให้สามารถต้านทานสารปราบวัชพืช ทำให้สารเคมีที่ปราบวัชพืชไม่มีผลต่อพืชดังกล่าวและสามารถใช้ประโยชน์จากดินและปุ๋ยอย่างมีประสิทธิภาพ การปลูกพืชหมุนเวียนยังทำได้ง่ายขึ้น ผลผลิตก็เพิ่มมากขึ้นด้วย

พืชดัดแปลงทางพันธุกรรมที่มีคุณค่าทางอาหารเพิ่มขึ้น
เช่น ในกรณีของข้าวที่เป็นธัญพืชที่เป็นอาหารหลักของโลก ได้มีนักวิทยาศาสตร์ นำยีนจากแดฟโฟดิล และยีนจากแบคทีเรียErwinia bretaria ถ่ายฝากให้ข้าว ทำให้ข้าวสร้างวิตามินเอในเมล็ดได้ เรียกว่า ข้าวสีทอง (golden rice) โดยหวังว่าการสร้างข้าวสีทอง จะมีส่วนช่วยในการลดภาวะการขาดวิตามินในประเทศที่ขาดแคลนอาหารในโลกได้

พืชดัดแปลงทางพันธุกรรมเพื่อให้ยืดอายุของผลผลิตได้ยาวนานขึ้น
โดยนำยีนที่มีผลต่อเอนไซม์ที่สังเคราะห์เอทิลีนใส่เข้าไปในผลไม้ เช่น มะเขือเทศ ทำให้มะเขือเทศสุกช้าลงเนื่องจากไม่มีการสร้างเอทิลีนลดความเน่าเสียของมะเขือเทศ สามารถเก็บรักษาได้นานขึ้นและขนส่งได้เป็นระยะทางไกลขึ้น

พืชดัดแปลงพันธุกรรมอื่นๆ
เช่น ทำให้พืชต้านทานความแห้งแล้ง ต้านทานดินเค็ม ดัดแปลงพืชให้แปลกและแตกต่างไปจากเดิมเพื่อให้เหมาะสมกับตลาดและความต้องการของมนุษย์มากขึ้น แต่อย่างไรก็ตามพืชดัดแปลงพันธุกรรม (Genetically Modified Organism : GMOs) ถึงจะมีประโยชน์มากมายแต่ก็ยังมีข้อโต้แย้งทางสังคมเป็นอย่างมากว่าอาจจะไม่ปลอดภัยกับผู้บริโภคและอาจก่อให้เกิดปัญหาทางด้านพันธุ์พืช พันธุ์สัตว์ ความหลากหลายทางชีวภาพ การมิวเทชันและอาจเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมในอนาคตได้

3. การปรับปรุงพันธุ์โดยอาศัยวิธีการของ molecolar breeding

ด้วยเทคโนโลยีDNAนำมาสู่การสร้างแบคทีเรีย และแผนที่เครื่องหมายทางพันธุกรรมต่างๆ ทำให้นักปรับปรุงพันธุ์สามารถนำองค์ความรู้ดังกล่าวมาใช้ในการปรับปรุงพันธุ์ โดยอาศัยการคัดเลือกจากการตรวจหาจากเครื่องหมายทางพันธุกรรมระดับโมเลกุลทดแทนการคัดเลือกจากลักษณะฟีโนไทป์เพียงอย่างเดียว ซึ่งทำให้การปรับปรุงพันธุ์ต่างๆทำได้รวดเร็วขึ้นและมีความเป็นไปได้ที่จะได้พืชหรือสัตว์พันธุ์ใหม่ที่มีลักษณะต่างๆร่วมกันในเวลาที่เร็วขึ้น
ตัวอย่างการคัดเลือกสายพันธุ์ โดยอาศัยเครื่องหมายทางพันธุกรรมระดับโมเลกุลที่สามารถเห็นได้ชัดเจน เช่น การปรับปรุงพันธุ์ข้าวได้มีการศึกษาว่ายีนที่ควบคุมความทนเค็มนั้น ถูกควบคุมด้วยยีนหลายตำแหน่งและพบว่ายีนเหล่านั้นอยู่บนโครโมโซมแท่งต่างๆซึ่งมีลิงค์เกจกับเครื่องหมายทางพันธุกรรมในระดับ