พืชดัดแปลงพันธุกรรม ( GM crops ) คือพืชที่ใช้ในการเกษตร ซึ่ง ดีเอ็นเอ ของ พืชได้รับการดัดแปลงโดยใช้วิธีการทางวิศวกรรมพันธุกรรมจีโนม ของพืช สามารถถูกดัดแปลงโดยวิธีการทางกายภาพหรือโดยการใช้Agrobacteriumเพื่อส่งลำดับที่อยู่ในเวกเตอร์ไบนารี T-DNAในกรณีส่วนใหญ่ จุดมุ่งหมายคือการแนะนำลักษณะ ใหม่ ให้กับพืชซึ่งไม่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในสายพันธุ์นั้น ตัวอย่างในพืชอาหาร ได้แก่ ความต้านทานต่อศัตรูพืช โรค สภาพแวดล้อม การลดการเน่าเสีย ความต้านทานต่อการบำบัดทางเคมี (เช่น ความต้านทานต่อสารกำจัดวัชพืช ) หรือการปรับปรุงคุณค่าทางโภชนาการของพืช ตัวอย่างในพืชที่ไม่ใช่อาหาร ได้แก่ต้นไม้ดัดแปลงพันธุกรรมสำหรับการปลูกป่าและการผลิตยา เชื้อเพลิงชีวภาพและสินค้าที่มีประโยชน์ทางอุตสาหกรรมอื่นๆ รวมถึงการบำบัดทางชีวภาพ^{[ 1 ]}

เกษตรกรได้นำเทคโนโลยีพืชดัดแปลงพันธุกรรมมาใช้กันอย่างแพร่หลาย พื้นที่เพาะปลูกเพิ่มขึ้นจาก 1.7 ล้านเฮกตาร์ในปี 1996 เป็น 185.1 ล้านเฮกตาร์ในปี 2016 คิดเป็นประมาณ 12% ของพื้นที่เพาะปลูกทั่วโลก ณ ปี 2016 ลักษณะเด่นของพืชหลัก ( ถั่วเหลืองข้าวโพดคาโนลาและฝ้าย ) ได้แก่ ความทนทานต่อสารกำจัดวัชพืช (95.9 ล้านเฮกตาร์) ความต้านทานต่อแมลง (25.2 ล้านเฮกตาร์) หรือทั้งสองอย่าง (58.5 ล้านเฮกตาร์) ในปี 2015 มีการปลูก ข้าวโพดดัดแปลงพันธุกรรม 53.6 ล้านเฮกตาร์ (เกือบ 1/3 ของพื้นที่เพาะปลูกข้าวโพดทั้งหมด) ข้าวโพดดัดแปลงพันธุกรรมให้ผลผลิตดีกว่าข้าวโพดสายพันธุ์เดิม โดยให้ผลผลิตสูงกว่า 5.6 ถึง 24.5% และมีสารพิษไมโคทอกซิน น้อยลง (−28.8%) ฟูโมนิซิ น (−30.6%) และทริโคเทเซนส์ (−36.5%) สิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่เป้าหมายไม่ได้รับผลกระทบ ยกเว้นประชากรแตนปรสิต บางชนิดที่ลด ลงเนื่องจากประชากรของหนอนเจาะข้าวโพดยุโรปซึ่งเป็นศัตรูพืชของพวกมันลดลง หนอนเจาะข้าวโพดยุโรปเป็นเป้าหมายของ ข้าวโพด Bt ที่มีฤทธิ์ต่อ ผีเสื้อกลางคืนพารามิเตอร์ทางชีวธรณีเคมี เช่น ปริมาณลิกนิน ไม่เปลี่ยนแปลง ในขณะที่การย่อยสลายชีวมวลสูงขึ้น^{[ 2 ]}

การวิเคราะห์เชิงเมตาในปี 2014 สรุปว่าการนำเทคโนโลยี GM มาใช้ช่วยลด การใช้ สารเคมี กำจัดศัตรูพืช ลง 37% เพิ่มผลผลิตพืชผล ขึ้น 22% และเพิ่มกำไรของเกษตรกรขึ้น 68% ^{[ 3 ]}การลดการใช้สารเคมีกำจัดศัตรูพืชนี้เป็นประโยชน์ต่อระบบนิเวศ แต่ประโยชน์อาจลดลงได้จากการใช้มากเกินไป^{[ 4 ]}ผลผลิตที่เพิ่มขึ้นและการลดการใช้สารเคมีกำจัดศัตรูพืชมีมากกว่าสำหรับพืชที่ต้านทานแมลงมากกว่าพืชที่ทนต่อสารกำจัดวัชพืช^{[ 5 ]}ผลผลิตและกำไรที่เพิ่มขึ้นนั้นสูงกว่าในประเทศกำลังพัฒนามากกว่าในประเทศที่พัฒนาแล้ว^{[ 3 ]}การเป็นพิษจากสารเคมีกำจัดศัตรูพืชลดลง 2.4 ถึง 9 ล้านกรณีต่อปีในอินเดียเพียงประเทศเดียว^{[ 6 ]}การทบทวนความสัมพันธ์ระหว่างการนำฝ้าย Bt มาใช้และการฆ่าตัวตายของเกษตรกรในอินเดีย ในปี 2011 พบว่า "ข้อมูลที่มีอยู่แสดงให้เห็นว่าไม่มีหลักฐานของการ 'กลับมา' ของการฆ่าตัวตายของเกษตรกร" และ "เทคโนโลยีฝ้าย Bt มีประสิทธิภาพโดยรวมมากในอินเดีย" ^{[ 7 ]}ในช่วงเวลาของ การนำ ฝ้าย Btมาใช้ในอินเดีย อัตราการฆ่าตัวตายของเกษตรกรกลับลดลง 25% ^{[ 6 ]}

มีฉันทามติทางวิทยาศาสตร์^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}ว่าอาหารที่ได้จากพืชดัดแปลงพันธุกรรมในปัจจุบันไม่ได้ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพของมนุษย์มากกว่าอาหารทั่วไป^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]}แต่จำเป็นต้องมีการทดสอบอาหารดัดแปลงพันธุกรรมแต่ละชนิดเป็นรายกรณี ก่อนที่จะนำมาใช้^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]}อย่างไรก็ตาม ประชาชนทั่วไปมีแนวโน้มที่จะมองว่าอาหารดัดแปลงพันธุกรรมปลอดภัยน้อยกว่านักวิทยาศาสตร์^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]}สถานะทางกฎหมายและข้อบังคับของอาหารดัดแปลงพันธุกรรมแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศ บางประเทศห้ามหรือจำกัดอาหารดัดแปลงพันธุกรรม ในขณะที่บางประเทศอนุญาตให้ใช้ได้โดยมีข้อกำหนดที่แตกต่างกันอย่างมาก^{[ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]}

มนุษย์มีอิทธิพลโดยตรงต่อองค์ประกอบทางพันธุกรรมของพืชเพื่อเพิ่มมูลค่าของพืชผลผ่านการปลูกเลี้ยงหลักฐานแรกของการปลูกเลี้ยงพืชมาจาก ข้าว สาลีเอมเมอร์และข้าวสาลีไอน์คอร์นที่พบใน หมู่บ้าน ยุคหินใหม่ก่อนยุคเครื่องปั้นดินเผาในเอเชียตะวันตกเฉียงใต้ ซึ่งมีอายุราว 10,500 ถึง 10,100 ปีก่อนคริสตกาล^{[ 28 ]} ดินแดนพระจันทร์เสี้ยวอัน อุดมสมบูรณ์ ของเอเชียตะวันตกอียิปต์และอินเดียเป็นแหล่งเพาะปลูกและเก็บเกี่ยวพืชที่วางแผนไว้เป็นครั้งแรก ซึ่งก่อนหน้านี้เคยเก็บเกี่ยวจากป่า การพัฒนาการเกษตรอย่างอิสระเกิดขึ้นในภาคเหนือและภาคใต้ของจีนเขตซาเฮล ของแอฟริกา นิวกินีและหลายภูมิภาคของทวีปอเมริกา[ ^{29 ] พืช}ผลหลักแปดชนิด ในยุคหินใหม่ ( ข้าวสาลีเอมเมอร์ ข้าว สาลี ไอน์คอร์น ข้าวบาร์เลย์ ถั่วลันเตาถั่วเลนทิลถั่วขมถั่วชิกพีและปอ ) ปรากฏขึ้นทั้งหมดเมื่อประมาณ 7,000 ปีก่อนคริสตกาล^{[ 30 ]}นักปรับปรุงพันธุ์พืชแบบดั้งเดิมได้นำเชื้อพันธุกรรม จากต่างประเทศ มาสู่พืชผลโดยการสร้างลูกผสมใหม่มา นานแล้ว ธัญพืชลูกผสม ถูกสร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2418 โดยการผสมข้าวสาลีและข้าวไรย์ [ ^{31 ] ตั้งแต่}นั้นมา ลักษณะต่างๆ รวมถึงยีนแคระและ ยีน ต้านทานโรคราสนิมก็ถูกนำเข้ามาในลักษณะนั้น^{[ 32 ]}การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชและการกลายพันธุ์ โดยเจตนา ทำให้มนุษย์สามารถเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของจีโนมพืชได้^{[ 33 ] [ 34 ]}

ความก้าวหน้าทางพันธุศาสตร์สมัยใหม่ทำให้มนุษย์สามารถเปลี่ยนแปลงพันธุกรรมของพืชได้โดยตรงมากขึ้น ในปี 1970 ห้องปฏิบัติการ ของแฮมิลตัน สมิธ ค้นพบเอนไซม์จำกัดที่ทำให้สามารถตัด DNA ในตำแหน่งที่เฉพาะเจาะจง ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถแยกยีนออกจากจีโนมของสิ่งมีชีวิตได้^{[ 35 ]} ก่อนหน้านี้ในปี 1967 ได้มีการค้นพบ DNA ligaseที่เชื่อมต่อ DNA ที่แตกหักเข้าด้วยกัน^{[ 36 ]}และด้วยการรวมเทคโนโลยีทั้งสองเข้าด้วยกัน ทำให้สามารถ "ตัดและวาง" ลำดับ DNA และสร้างDNA ลูกผสมได้พลาสมิดที่ค้นพบในปี 1952 ^{[ 37 ]} กลายเป็น เครื่องมือสำคัญสำหรับการถ่ายทอดข้อมูลระหว่างเซลล์และการจำลองลำดับ DNA ในปี 1907 ได้มีการค้นพบแบคทีเรียที่ทำให้เกิดเนื้องอกในพืชชื่อAgrobacterium tumefaciens และในช่วงต้นทศวรรษ 1970 พบว่าสารที่ทำให้เกิดเนื้องอกคือพลา สมิด DNA ที่เรียกว่าTi plasmid ^{[ 38 ]}โดยการกำจัดยีนในพลาสมิดที่ทำให้เกิดเนื้องอกและเพิ่มยีนใหม่เข้าไป นักวิจัยสามารถทำให้พืชติดเชื้อA. tumefaciensและปล่อยให้แบคทีเรียแทรก DNA ลำดับที่เลือกเข้าไปในจีโนมของพืชได้^{[ 39 ]}เนื่องจากเซลล์พืชบางส่วนไม่ไวต่อการติดเชื้อA. tumefaciensจึงมีการพัฒนาวิธีการอื่นๆ ขึ้นมา รวมถึงการอิเล็กโทรโพเรชันการฉีดไมโคร^{[ 40 ]}และการยิงอนุภาคด้วยปืนยีน (คิดค้นขึ้นในปี 1987) ^{[ 41 ] [ 42 ]}ในช่วงทศวรรษ 1980 มีการพัฒนาเทคนิคเพื่อนำคลอโรพลาสต์ ที่แยกออก มากลับเข้าไปในเซลล์พืชที่ผนังเซลล์ถูกกำจัดออกไป ด้วยการคิดค้นปืนยีนในปี 1987 ทำให้สามารถรวมยีนต่างประเทศเข้าไปในคลอโรพลาสต์ได้^{[ 43 ]}การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมมีประสิทธิภาพมากในสิ่งมีชีวิตต้นแบบบางชนิด ในปี 2551 มีการผลิตเมล็ดพันธุ์ดัดแปลงพันธุกรรมในArabidopsis thalianaโดยการจุ่มดอกไม้ลงในสารละลายAgrobacterium ^{[ 44 ]}ในปี 2556 CRISPRถูกนำมาใช้เป็นครั้งแรกเพื่อกำหนดเป้าหมายการดัดแปลงจีโนมของพืช^{[ 45 ]}

พืชผลทางการเกษตรที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเป็นครั้งแรกคือยาสูบ ซึ่งมีรายงานในปี 1983 ^{[ 46 ]}มีการพัฒนาโดยการสร้างยีนไคเมอริกที่รวมยีนต้านทานยาปฏิชีวนะเข้ากับพลาสมิด T1 จากAgrobacterium โดยนำ ยาสูบไปติดเชื้อAgrobacteriumที่ถูกแปลงสภาพด้วยพลาสมิดนี้ ส่งผลให้ยีนไคเมอริกถูกแทรกเข้าไปในพืช จากนั้นจึงใช้เทคนิค การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อคัดเลือกเซลล์ยาสูบเซลล์เดียวที่มียีนดังกล่าว และปลูกพืชใหม่จาก เซลล์นั้น ^{[ 47 ]} การทดลองภาคสนามครั้งแรกของพืชที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเกิดขึ้นในฝรั่งเศสและสหรัฐอเมริกาในปี 1986 โดยพืชยาสูบได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมให้ต้านทานต่อสารกำจัดวัชพืช [ ^{48 ] ใน}ปี 1987 บริษัท Plant Genetic Systemsซึ่งก่อตั้งโดยMarc Van MontaguและJeff Schell เป็นบริษัทแรกที่ดัดแปลงพันธุกรรมพืชให้ต้านทานแมลง โดยการรวมยีนที่ผลิตโปรตีนฆ่าแมลงจากBacillus thuringiensis (Bt) เข้าไปในยาสูบ^{[ 49 ]}สาธารณรัฐประชาชนจีนเป็นประเทศแรกที่ทำการค้าพืชดัดแปลงพันธุกรรม โดยนำยาสูบต้านทานไวรัสมาใช้ในปี 1992 ^{[ 50 ]}ในปี 1994 Calgeneได้รับการอนุมัติให้วางจำหน่าย มะเขือเทศ Flavr Savrในเชิงพาณิชย์ ซึ่งเป็นมะเขือเทศที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมให้มีอายุการเก็บรักษานานขึ้น^{[ 51 ]}ในปี 1994 เช่นกัน สหภาพยุโรปได้อนุมัติยาสูบที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมให้ต้านทานต่อสารกำจัดวัชพืชโบรโมซินิลทำให้เป็นพืชดัดแปลงพันธุกรรมชนิดแรกที่วางจำหน่ายในยุโรป^{[ 52 ]}ในปี 1995 มันฝรั่ง Bt "NewLeaf" ของMonsanto ได้รับการอนุมัติจาก สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมหลังจากได้รับการอนุมัติจาก FDA แล้ว ทำให้เป็นพืชที่ผลิตสารกำจัดศัตรูพืชชนิดแรกที่ได้รับการอนุมัติในสหรัฐอเมริกา^{[ 53 ]}ในปี 1996 มีการอนุมัติทั้งหมด 35 รายการสำหรับการปลูกพืชดัดแปลงพันธุกรรม 8 ชนิด และพืชดอกไม้ 1 ชนิด (ดอกคาร์เนชั่น) ในเชิงพาณิชย์ โดยมีลักษณะที่แตกต่างกัน 8 แบบ ใน 6 ประเทศ รวมถึงสหภาพยุโรป^{[ 48 ]}ภายในปี 2010 มี 29 ประเทศที่ปลูกพืชดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อการค้า และอีก 31 ประเทศได้ให้การอนุมัติทางกฎหมายสำหรับการนำเข้าพืชดัดแปลงพันธุกรรม^{[ 54 ]}

กล้วยพันธุ์ดัดแปลงพันธุกรรม QCAV-4 ได้รับการอนุมัติจากออสเตรเลียและนิวซีแลนด์ในปี 2024 กล้วยพันธุ์นี้ต้านทานเชื้อรา ( โรคปานามา ) ซึ่งเป็นอันตรายถึงชีวิตต่อกล้วยคาเวนดิชซึ่งเป็นพันธุ์หลัก^{[ 55 ]}

พืชดัดแปลงพันธุกรรมมีการเพิ่มหรือลบยีนโดยใช้เทคนิคทางวิศวกรรมพันธุกรรม^{[ 56 ]}ซึ่งเดิมทีรวมถึงปืนยีน อิเล็กโทรโพเรชัน การฉีดไมโครและอะโกรแบคทีเรียมเมื่อไม่นานมานี้CRISPRและTALEN ได้นำเสนอเทคนิคการแก้ไขที่แม่นยำ และสะดวกยิ่งขึ้น

ปืนยีน (หรือที่รู้จักกันในชื่อไบโอลิสติกส์) "ยิง" (อนุภาคพลังงานสูงหรือรังสีโดยตรงไปยัง^{[ 57 ]} ) ยีนเป้าหมายเข้าไปในเซลล์พืช วิธีนี้เป็นวิธีที่พบได้บ่อยที่สุดดีเอ็นเอจะถูกผูกติดกับอนุภาคขนาดเล็กของทองคำหรือทังสเตน ซึ่งต่อมาจะถูกยิงเข้าไปในเนื้อเยื่อพืชหรือเซลล์พืชเดี่ยวภายใต้แรงดันสูง อนุภาคที่เร่งความเร็วจะทะลุผ่านทั้งผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์ ดีเอ็นเอจะแยกออกจากโลหะและรวมเข้ากับดีเอ็นเอของพืชภายในนิวเคลียสวิธีนี้ถูกนำไปใช้ได้สำเร็จกับพืชผลทางการเกษตรหลายชนิด โดยเฉพาะพืชใบเลี้ยงเดี่ยวเช่น ข้าวสาลีหรือข้าวโพด ซึ่งการแปลงสภาพโดยใช้Agrobacterium tumefaciensประสบความสำเร็จน้อยกว่า^{[ 58 ]}ข้อเสียเปรียบที่สำคัญของกระบวนการนี้คืออาจก่อให้เกิดความเสียหายร้ายแรงต่อเนื้อเยื่อของเซลล์ได้

การแปลงสภาพ โดย ใช้ Agrobacterium tumefaciensเป็นอีกเทคนิคหนึ่งที่ใช้กันทั่วไป Agrobacterium เป็นปรสิตของพืชตามธรรมชาติ[ 59 ^{]ความสามารถ}ตามธรรมชาติในการถ่ายทอดยีนของพวกมันทำให้เกิดวิธีการทางวิศวกรรมอีกวิธีหนึ่ง เพื่อสร้างสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมสำหรับตัวเอง Agrobacterium เหล่านี้จะแทรกยีนของพวกมันเข้าไปในพืชเจ้าบ้าน ส่งผลให้เซลล์พืชที่ดัดแปลงแพร่กระจายใกล้ระดับดิน (โรคปุ่มราก ) ข้อมูลทางพันธุกรรมสำหรับการเจริญเติบโตของเนื้องอกถูกเข้ารหัสบนชิ้นส่วน DNA วงกลมที่เคลื่อนที่ได้ (พลาสมิด ) เมื่อ Agrobacteriumติดเชื้อพืช มันจะถ่ายโอน T-DNA นี้ ไปยังตำแหน่งสุ่มในจีโนมของพืช เมื่อใช้ในวิศวกรรมพันธุกรรม T-DNA ของแบคทีเรียจะถูกนำออกจากพลาสมิดของแบคทีเรียและแทนที่ด้วยยีนต่างประเทศที่ต้องการ แบคทีเรียเป็นพาหะที่ช่วยให้การขนส่งยีนต่างประเทศเข้าสู่พืช วิธีนี้ได้ผลดีเป็นพิเศษสำหรับ พืชใบเลี้ยง คู่เช่น มันฝรั่ง มะเขือเทศ และยาสูบ การติดเชื้อ Agrobacterium ประสบความสำเร็จน้อยกว่าในพืชผลเช่นข้าวสาลีและข้าวโพด

อิเล็กโตรเจเนชันใช้ในกรณีที่เนื้อเยื่อพืชไม่มีผนังเซลล์ ในเทคนิคนี้ รูพรุนขนาดเล็กจะถูกสร้างขึ้นชั่วคราวในเซลล์พืชโดยใช้พัลส์ไฟฟ้า จากนั้นดีเอ็นเอจะถูกนำเข้าไปผ่านรูพรุนขนาดเล็กเหล่านี้^{[ 60 ]}

การฉีดไมโครใช้เพื่อนำ DNA เข้าสู่นิวเคลียสของเซลล์โดยตรง^{[ 60 ]}

นักวิทยาศาสตร์ด้านพืช โดยได้รับการสนับสนุนจากผลลัพธ์ของการวิเคราะห์องค์ประกอบของพืชอย่างครอบคลุมในยุคปัจจุบัน ชี้ให้เห็นว่าพืชที่ได้รับการดัดแปลงโดยใช้เทคนิค GM มีโอกาสน้อยที่จะเกิดการเปลี่ยนแปลงที่ไม่พึงประสงค์เมื่อเทียบกับพืชที่ได้รับการผสมพันธุ์แบบดั้งเดิม^{[ 61 ] [ 62 ]}

ในการวิจัยยาสูบและArabidopsis thalianaเป็นพืชที่ถูกดัดแปลงบ่อยที่สุด เนื่องจากวิธีการแปลงสภาพที่พัฒนามาอย่างดี การขยายพันธุ์ที่ง่าย และจีโนมที่ได้รับการศึกษามาอย่างดี^{[ 63 ] [ 64 ]}พวกมันทำหน้าที่เป็นสิ่งมีชีวิตต้นแบบสำหรับพืชชนิดอื่น

การนำยีนใหม่เข้าสู่พืชจำเป็นต้องใช้โปรโมเตอร์ที่จำเพาะต่อบริเวณที่จะแสดงออกของยีนนั้น ตัวอย่างเช่น หากต้องการให้ยีนแสดงออกเฉพาะในเมล็ดข้าวและไม่แสดงออกในใบจะต้องใช้โปรโมเตอร์ที่จำเพาะต่อเอนโดสเปิร์ม นอกจากนี้ รหัสพันธุกรรมของยีนจะต้องได้รับการปรับให้เหมาะสมกับสิ่งมีชีวิตนั้นๆ เนื่องจาก มีอคติในการ ใช้ รหัสพันธุกรรม

พืช ดัดแปลงพันธุกรรมมียีนที่ถูกแทรกเข้าไปซึ่งได้มาจากสปีชีส์อื่น ยีนที่แทรกเข้าไปนั้นอาจมาจากสปีชีส์ภายในอาณาจักร เดียวกัน (พืชสู่พืช) หรือระหว่างอาณาจักร (เช่น แบคทีเรียสู่พืช) ในหลายกรณี DNA ที่แทรกเข้าไปจะต้องได้รับการดัดแปลงเล็กน้อยเพื่อให้แสดงออก ได้อย่างถูกต้องและมีประสิทธิภาพ ในสิ่งมีชีวิตเจ้าบ้าน พืชดัดแปลงพันธุกรรมถูกนำมาใช้ในการแสดงออกของโปรตีนเช่นสารพิษไครจากB. thuringiensisยีนต้านทาน สาร กำจัดวัชพืชแอนติบอดี^{[ 65 ]}และแอนติเจนสำหรับวัคซีน^{[ 66 ]} การศึกษาที่นำโดยหน่วย งานความปลอดภัยด้านอาหารแห่งยุโรป (EFSA) ยังพบยีนไวรัสในพืชดัดแปลงพันธุกรรมอีกด้วย^{[ 67 ]}

แครอทที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมถูกนำมาใช้ในการผลิตยาTaliglucerase alfaซึ่งใช้รักษาโรคGaucher ^{[ 68 ]}ในห้องปฏิบัติการ พืชที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมได้รับการดัดแปลงเพื่อเพิ่มการสังเคราะห์แสง (ปัจจุบันอยู่ที่ประมาณ 2% ในพืชส่วนใหญ่ เทียบกับศักยภาพตามทฤษฎีที่ 9–10%) ^{[ 69 ] ซึ่งเป็นไปได้โดยการเปลี่ยนเอนไซม์รูบิสโก (เช่น เปลี่ยนพืช C3 เป็นพืช C4 [ 70 ] ) โดย}การวางรูบิสโกไว้^ใน_คา^ร์บอกซีโซม_โดยการเพิ่มปั๊ม CO2 _ในผนังเซลล์^{[ 71 ]}หรือโดยการเปลี่ยนรูปร่างหรือขนาดของใบ^{[ 72 ] [ 73 ] [ 74 ]}พืชได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมให้แสดงการเรืองแสงทางชีวภาพซึ่งอาจกลายเป็นทางเลือกที่ยั่งยืนแทนแสงไฟฟ้า^{[ 75 ]}

พืช ซิสเจนิกถูกสร้างขึ้นโดยใช้ยีนที่พบในสายพันธุ์เดียวกันหรือสายพันธุ์ที่ใกล้เคียงกันซึ่งสามารถผสมพันธุ์กันได้ ด้วยวิธี การผสมพันธุ์ แบบดั้งเดิม ^{[ 76 ]}นักปรับปรุงพันธุ์และนักวิทยาศาสตร์บางคนโต้แย้งว่าการดัดแปลงซิสเจนิกมีประโยชน์สำหรับพืชที่ยากต่อการผสมข้ามพันธุ์ด้วยวิธีแบบดั้งเดิม (เช่นมันฝรั่ง ) และพืชในหมวดหมู่ซิสเจนิกไม่ควรต้องได้รับการตรวจสอบด้านกฎระเบียบเช่นเดียวกับพืชทรานส์เจนิก^{[ 77 ]}

พืชดัดแปลงพันธุกรรมยังสามารถพัฒนาได้โดยใช้การลดการแสดงออกของยีนหรือการกำจัดยีนเพื่อเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางพันธุกรรมของพืชโดยไม่ต้องนำยีนจากพืชชนิดอื่นเข้ามา ในปี 2557 นักวิจัยชาวจีน Gao Caixia ได้ยื่นจดสิทธิบัตรเกี่ยวกับการสร้างสายพันธุ์ข้าวสาลีที่ต้านทานโรคราแป้งสายพันธุ์นี้ขาดจีนที่เข้ารหัสโปรตีนที่ยับยั้งการป้องกันโรคราแป้ง นักวิจัยได้ลบยีนทั้งสามชุดออกจาก จีโนม เฮกซาพลอยด์ ของข้าวสาลี Gao ใช้ เครื่องมือ แก้ไขยีนTALENsและCRISPR โดยไม่ต้องเพิ่มหรือเปลี่ยนแปลงยีนอื่นใด ยังไม่มีการวางแผนการทดลองภาคสนามในทันที^{[ 78 ] [ 79 ]}เทคนิค CRISPR ยังถูกใช้โดยนักวิจัย Yinong Yang จาก Penn State เพื่อดัดแปลงเห็ดปุ่มขาว ( Agaricus bisporus ) ให้ไม่เปลี่ยนเป็นสีน้ำตาล^{[ 80 ]}และโดยDuPont Pioneerเพื่อสร้างข้าวโพดพันธุ์ใหม่^{[ 81 ]}

ด้วยการบูรณาการลักษณะหลายอย่าง ลักษณะใหม่หลายอย่างอาจถูกบูรณาการเข้ากับพืชผลใหม่ได้^{[ 82 ]} GMO ที่มีลักษณะหลายอย่างยังถูกเรียกว่า 'stacked' เช่น HarvXtra ซึ่ง เป็นพันธุ์ อัลฟัลฟาที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมที่มีทั้งคุณสมบัติ Roundup Ready และลิกนินต่ำ^{[ 83 ]}

คุณค่าทางเศรษฐกิจของอาหารดัดแปลงพันธุกรรมต่อเกษตรกรเป็นหนึ่งในประโยชน์หลัก รวมถึงในประเทศกำลังพัฒนา^{[ 84 ] [ 85 ] [ 86 ]}การศึกษาในปี 2010 พบว่าข้าวโพด Bt ให้ประโยชน์ทางเศรษฐกิจถึง 6.9 พันล้านดอลลาร์ในช่วง 14 ปีที่ผ่านมาใน 5 รัฐทางตอนกลางของสหรัฐอเมริกา โดยส่วนใหญ่ (4.3 พันล้านดอลลาร์) ตกเป็นของเกษตรกรที่ผลิตข้าวโพดที่ไม่ใช่ Bt ซึ่งเป็นผลมาจากการลดลงของประชากรหนอนเจาะข้าวโพดยุโรปเนื่องจากการสัมผัสกับข้าวโพด Bt ทำให้มีหนอนน้อยลงที่จะโจมตีข้าวโพดทั่วไปในบริเวณใกล้เคียง^{[ 87 ] [ 88 ]}นักเศรษฐศาสตร์การเกษตรคำนวณว่า "ส่วนเกินของโลก [เพิ่มขึ้น] 240.3 ล้านดอลลาร์ในปี 1996 จากยอดรวมนี้ ส่วนแบ่งที่ใหญ่ที่สุด (59%) ตกเป็นของเกษตรกรในสหรัฐอเมริกา บริษัทเมล็ดพันธุ์ Monsanto ได้รับส่วนแบ่งที่ใหญ่เป็นอันดับสอง (21%) ตามด้วยผู้บริโภคในสหรัฐอเมริกา (9%) ส่วนที่เหลือของโลก (6%) และผู้จัดหาเชื้อพันธุ์Delta & Pine Land Company แห่งมิสซิสซิปปี (5%)" ^{[ ​​89 ]}

ตามข้อมูลจากInternational Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications (ISAAA) ในปี 2014 มีเกษตรกรประมาณ 18 ล้านคนปลูกพืชดัดแปลงพันธุกรรมใน 28 ประเทศ โดยประมาณ 94% ของเกษตรกรเหล่านี้มีทรัพยากรจำกัดและอยู่ในประเทศกำลังพัฒนา 53% ของพื้นที่ปลูกพืชดัดแปลงพันธุกรรมทั่วโลกจำนวน 181.5 ล้านเฮกตาร์นั้นอยู่ใน 20 ประเทศกำลังพัฒนา^{[ 90 ]}การศึกษาที่ครอบคลุมของ PG Economics ในปี 2012 สรุปว่าพืชดัดแปลงพันธุกรรมช่วยเพิ่มรายได้ของเกษตรกรทั่วโลกถึง 14 พันล้านดอลลาร์ในปี 2010 โดยกว่าครึ่งหนึ่งของจำนวนนี้ตกเป็นของเกษตรกรในประเทศกำลังพัฒนา^{[ 91 ]}

การละทิ้งผลประโยชน์เหล่านี้มีค่าใช้จ่ายสูง^{[ 92 ] [ 93 ]} Wesseler et al. 2017 ประเมินต้นทุนของความล่าช้าสำหรับพืชผลหลายชนิด รวมถึงกล้วย GM ในยูกันดาถั่วฝักยาวGMในแอฟริกาตะวันตกและข้าวโพด GMในเคนยา^{[ 92} ] พวกเขาประเมินว่าไนจีเรียเพียงประเทศเดียวสูญเสีย 33–46 ล้านดอลลาร์สหรัฐต่อปี^{[ 92 ]}อันตรายที่อาจเกิดขึ้นและที่ถูกกล่าวหาของพืช GM จะต้องนำมาเปรียบเทียบกับต้นทุนของความล่าช้าเหล่า^{นี้[ 92 ] [ 93 ]}

นักวิจารณ์ตั้งข้อสงสัยเกี่ยวกับประโยชน์ที่อ้างว่าเกษตรกรจะได้รับจากการมีผู้สังเกตการณ์ที่มีอคติจำนวนมาก และการขาดการทดลองแบบสุ่มที่มีการควบคุมพืช Bt หลักที่ปลูกโดยเกษตรกรรายย่อยในประเทศกำลังพัฒนาคือฝ้าย การทบทวนผลการวิจัยฝ้าย Bt ในปี 2549 โดยนักเศรษฐศาสตร์การเกษตรสรุปว่า "งบดุลโดยรวม แม้จะดูดี แต่ก็ยังมีความหลากหลาย ผลตอบแทนทางเศรษฐกิจมีความผันแปรสูงในแต่ละปี ประเภทของฟาร์ม และที่ตั้งทางภูมิศาสตร์" ^{[ 94 ]}

ในปี 2556 สภาที่ปรึกษาวิทยาศาสตร์ของสถาบันวิชาการแห่งยุโรป (EASAC) ได้ขอให้สหภาพยุโรปอนุญาตให้มีการพัฒนาเทคโนโลยี GM ทางการเกษตรเพื่อส่งเสริมการเกษตรที่ยั่งยืนมากขึ้น โดยใช้ทรัพยากรที่ดิน น้ำ และสารอาหารน้อยลง EASAC ยังวิพากษ์วิจารณ์ "กรอบการกำกับดูแลที่ใช้เวลานานและมีค่าใช้จ่ายสูง" ของสหภาพยุโรป และกล่าวว่าสหภาพยุโรปล้าหลังในการนำเทคโนโลยี GM มาใช้^{[ 95 ]}

ผู้เข้าร่วมในตลาดธุรกิจการเกษตร ได้แก่ บริษัทเมล็ดพันธุ์ บริษัทเคมีเกษตร ผู้จัดจำหน่าย เกษตรกร โรงเก็บเมล็ดพืช และมหาวิทยาลัยที่พัฒนาพืช/ลักษณะใหม่ ๆ และให้คำแนะนำแก่เกษตรกรเกี่ยวกับแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดจากหน่วยงานส่งเสริมการเกษตร ตามการทบทวนในปี 2012 โดยอิงจากข้อมูลในช่วงปลายทศวรรษ 1990 และต้นทศวรรษ 2000 พืช GM ส่วนใหญ่ที่ปลูกในแต่ละปีถูกนำไปใช้เป็นอาหารสัตว์ และความต้องการเนื้อสัตว์ที่เพิ่มขึ้นนำไปสู่ความต้องการพืชอาหารสัตว์ GM ที่เพิ่มขึ้น^{[ 96 ]}การใช้เมล็ดพืชเป็นอาหารสัตว์คิดเป็นเปอร์เซ็นต์ของผลผลิตพืชทั้งหมดอยู่ที่ 70% สำหรับข้าวโพด และมากกว่า 90% สำหรับกากเมล็ดพืชน้ำมัน เช่น ถั่วเหลือง ประมาณ 65 ล้านเมตริกตันของเมล็ดข้าวโพด GM และประมาณ 70 ล้านเมตริกตันของกากถั่วเหลืองที่ได้จากถั่วเหลือง GM กลายเป็นอาหารสัตว์^{[ 96 ]}

ในปี 2014 มูลค่าทั่วโลกของเมล็ดพันธุ์เทคโนโลยีชีวภาพอยู่ที่ 15.7 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ โดย 11.3 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ (72%) อยู่ในประเทศอุตสาหกรรม และ 4.4 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ (28%) อยู่ในประเทศกำลังพัฒนา^{[ 90 ]}ในปี 2009 มอนซานโตมียอดขายเมล็ดพันธุ์และการให้สิทธิ์ใช้งานเทคโนโลยีมูลค่า 7.3 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ โดยดูปองท์ผ่านทาง บริษัท ย่อยไพโอเนีย ร์ เป็นบริษัทที่ใหญ่เป็นอันดับสองในตลาดนั้น^{[ 97 ]}ณ ปี 2009 ผลิตภัณฑ์ Roundup โดยรวม รวมถึงเมล็ดพันธุ์ดัดแปลงพันธุกรรม คิดเป็นประมาณ 50% ของธุรกิจของมอนซานโต^{[ 98 ]}

สิทธิบัตรบางส่วนเกี่ยวกับลักษณะทางพันธุกรรมดัดแปลงได้หมดอายุลง ทำให้สามารถพัฒนาสายพันธุ์ทั่วไปที่มีลักษณะเหล่านี้ได้อย่างถูกกฎหมาย ตัวอย่างเช่น ปัจจุบันมีถั่วเหลืองดัดแปลงพันธุกรรมที่ทนต่อไกลโฟเสตวางจำหน่ายแล้ว ผลกระทบอีกประการหนึ่งคือลักษณะที่พัฒนาโดยผู้ขายรายหนึ่งสามารถนำไปเพิ่มในสายพันธุ์ที่เป็นกรรมสิทธิ์ของผู้ขายรายอื่นได้ ซึ่งอาจเพิ่มทางเลือกของผลิตภัณฑ์และการแข่งขัน^{[ 99 ]}สิทธิบัตรเกี่ยวกับ พืช Roundup Ready ชนิดแรก ที่ Monsanto ผลิต (ถั่วเหลือง) หมดอายุในปี 2014 ^{[ 100 ]}และการเก็บเกี่ยวถั่วเหลืองที่หมดสิทธิบัตรครั้งแรกเกิดขึ้นในฤดูใบไม้ผลิปี 2015 ^{[ 101 ]} Monsanto ได้อนุญาตให้บริษัทเมล็ดพันธุ์อื่นๆ ใช้สิทธิบัตรนี้อย่างกว้างขวาง โดยบริษัทเหล่านั้นได้รวมลักษณะต้านทานไกลโฟเสตไว้ในผลิตภัณฑ์เมล็ดพันธุ์ของตน^{[ 102 ]}มีบริษัทประมาณ 150 แห่งที่ได้รับอนุญาตให้ใช้เทคโนโลยีนี้^{[ 103 ]}รวมถึง Syngenta ^{[ 104 ]}และDuPont Pioneer ^{[ 105 ]}

ในปี 2014 การทบทวนครั้งใหญ่ที่สุดสรุปว่าผลกระทบของพืชดัดแปลงพันธุกรรมต่อการเกษตรเป็นไปในเชิงบวกการวิเคราะห์เชิงอภิมานพิจารณาการตรวจสอบผลกระทบทางด้านการเกษตรและเศรษฐกิจที่ตีพิมพ์เป็นภาษาอังกฤษทั้งหมดระหว่างปี 1995 ถึงเดือนมีนาคม 2014 สำหรับพืชดัดแปลงพันธุกรรมหลัก 3 ชนิด ได้แก่ ถั่วเหลือง ข้าวโพด และฝ้าย การศึกษาพบว่าพืชที่ทนต่อสารกำจัดวัชพืชมีต้นทุนการผลิตต่ำกว่า ในขณะที่สำหรับพืชที่ต้านทานแมลง การลดการใช้สารกำจัดศัตรูพืชถูกชดเชยด้วยราคาเมล็ดพันธุ์ที่สูงขึ้น ทำให้ต้นทุนการผลิตโดยรวมยังคงใกล้เคียงกัน^{[ 3 ] [ 106 ]}

ผลผลิตเพิ่มขึ้น 9% สำหรับพันธุ์ที่ทนต่อสารกำจัดวัชพืช และ 25% สำหรับพันธุ์ที่ต้านทานแมลง เกษตรกรที่นำพืชดัดแปลงพันธุกรรมมาใช้ทำกำไรได้มากกว่าผู้ที่ไม่ใช้ถึง 69% การทบทวนพบว่าพืชดัดแปลงพันธุกรรมช่วยเกษตรกรในประเทศกำลังพัฒนา โดยเพิ่มผลผลิตได้ถึง 14 เปอร์เซ็นต์^{[ 106 ]}

นักวิจัยพิจารณางานวิจัยบางชิ้นที่ไม่ได้ผ่านการตรวจสอบโดยผู้ทรงคุณวุฒิ และงานวิจัยบางชิ้นที่ไม่ได้รายงานขนาดของกลุ่มตัวอย่าง พวกเขาพยายามแก้ไขอคติในการตีพิมพ์โดยพิจารณาแหล่งข้อมูลนอกเหนือจากวารสารวิชาการชุดข้อมูลขนาดใหญ่ทำให้งานวิจัยสามารถควบคุมตัวแปรที่อาจก่อให้เกิดความสับสน เช่น การใช้ปุ๋ย นอกจากนี้ พวกเขายังสรุปว่าแหล่งทุนไม่ได้มีอิทธิพลต่อผลการศึกษา^{[ 106 ]}

ภายใต้เงื่อนไขพิเศษที่มุ่งเน้นการเปิดเผยเฉพาะปัจจัยผลผลิตทางพันธุกรรม พืชดัดแปลงพันธุกรรมหลายชนิดเป็นที่ทราบกันดีว่ามี ผลผลิต ต่ำกว่าสาเหตุอาจมาจากหนึ่งหรือทั้งสองอย่างต่อไปนี้: ผลผลิตลดลง (Yield drag) ซึ่งลักษณะดังกล่าวเองทำให้ผลผลิตลดลง ไม่ว่าจะโดยการแข่งขันกับวัตถุดิบ ในการสังเคราะห์ หรือโดยการแทรกเข้าไปในตำแหน่งที่ไม่แม่นยำเล็กน้อยในยีนที่เกี่ยวข้องกับผลผลิต และ/หรือผลผลิตล่าช้า (Yield lag ) ซึ่งต้องใช้เวลาในการผสมพันธุ์พันธุกรรมผลผลิตใหม่ล่าสุดเข้ากับสายพันธุ์พืชดัดแปลงพันธุกรรม อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ไม่ได้สะท้อนสภาพสนามจริง โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากไม่คำนึงถึงแรงกดดันจากศัตรูพืชซึ่งมักเป็นจุดประสงค์ของลักษณะดัดแปลงพันธุกรรม^{[ 107 ]}ดูตัวอย่างเช่นRoundup Ready § การอ้างสิทธิ์ด้านผลผลิต

การแก้ไขยีนอาจเพิ่มผลผลิตได้โดยไม่จำเพาะเจาะจงกับการใช้สารฆ่าเชื้อ/ยาฆ่าแมลงใดๆ ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2565 ผลการทดสอบภาคสนามแสดงให้เห็นว่าการกำจัดยีน KRN2 ในข้าวโพดและ OsKRN2 ในข้าว โดยใช้CRISPRช่วยเพิ่มผลผลิตเมล็ดข้าวได้ประมาณ 10% และ 8% โดยไม่พบผลกระทบเชิงลบใดๆ^{[ 108 ] [ 109 ]}

พืชดัดแปลงพันธุกรรมที่ปลูกในปัจจุบันหรืออยู่ระหว่างการพัฒนา ได้รับการดัดแปลงด้วยคุณลักษณะ ต่างๆ มากมาย คุณลักษณะเหล่านี้รวมถึงการยืดอายุการเก็บรักษาความต้านทานต่อโรคความต้านทานต่อความเครียด ความต้านทาน ต่อสารกำจัดวัชพืชความต้านทานต่อศัตรูพืชการผลิตสินค้าที่มีประโยชน์ เช่น เชื้อเพลิงชีวภาพหรือยา และความสามารถในการดูดซับสารพิษและการใช้ในการบำบัดมลพิษทาง ชีวภาพ

เมื่อเร็วๆ นี้การวิจัยและพัฒนาได้มุ่งเป้าไปที่การปรับปรุงพืชผลที่มีความสำคัญในท้องถิ่นในประเทศกำลังพัฒนาเช่นถั่วฝักยาว ต้านทานแมลง สำหรับแอฟริกา^{[ 110 ]} และ มะเขือม่วงต้านทานแมลง^{[ 111 ]}

พืชดัดแปลงพันธุกรรมชนิดแรกที่ได้รับการอนุมัติให้จำหน่ายในสหรัฐอเมริกาคือ มะเขือเทศ FlavrSavrซึ่งมีอายุการเก็บรักษาที่ยาวนานกว่า^{[ 51 ]}มะเขือเทศ FlavrSavr เริ่มวางจำหน่ายครั้งแรกในปี 1994 และหยุดการผลิตในปี 1997 ^{[ 112 ]}ปัจจุบันไม่มีวางจำหน่ายในตลาดแล้ว

ในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2557 กระทรวงเกษตรของสหรัฐอเมริกาได้อนุมัติมันฝรั่งดัดแปลงพันธุกรรมที่ป้องกันการช้ำ^{[ 113 ] [ 114 ]}

ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2558 แอปเปิล Arcticได้รับการอนุมัติจาก USDA ^{[ 115 ]}กลายเป็นแอปเปิลดัดแปลงพันธุกรรมชนิดแรกที่ได้รับการอนุมัติให้จำหน่ายในสหรัฐอเมริกา^{[ 116 ]} มีการใช้ การปิดการทำงานของยีนเพื่อลดการแสดงออกของเอนไซม์โพลีฟีนอลออกซิเดส (PPO)จึงช่วยป้องกันการเกิดสีน้ำตาลจากเอนไซม์ของผลไม้หลังจากที่ถูกผ่าออก ลักษณะดังกล่าวถูกเพิ่มเข้าไปในแอปเปิลพันธุ์Granny SmithและGolden Delicious ^{[ 115 ] [ 117 ]} FDA ได้อนุมัติแอปเปิลเหล่านี้ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2558 ^{[ 118 ]}

พืชใช้การดับแสงแบบไม่ใช้แสงเพื่อป้องกันตัวเองจากแสงแดดที่มากเกินไป พืชสามารถเปิดกลไกการดับแสงได้เกือบจะในทันที แต่ต้องใช้เวลานานกว่ามากในการปิดกลไกนั้นอีกครั้ง ในช่วงเวลาที่กลไกนี้เปิดอยู่ ปริมาณพลังงานที่สูญเสียไปจะเพิ่มขึ้น^{[ 119 ]}การดัดแปลงพันธุกรรมในยีนสามตัวช่วยแก้ไขปัญหานี้ได้ (ในการทดลองกับต้นยาสูบ) ส่งผลให้ผลผลิตสูงขึ้น 14-20% ในแง่ของน้ำหนักของใบแห้งที่เก็บเกี่ยวได้ ต้นพืชมีใบใหญ่ขึ้น สูงขึ้น และมีรากที่แข็งแรงขึ้น^{[ 119 ] [ 120 ]}

การปรับปรุงอีกอย่างหนึ่งที่สามารถทำได้ในกระบวนการสังเคราะห์แสง (ด้วยพืชที่มีวิถี C3 ) คือการหายใจแสงโดยการใส่เส้นทาง C4 เข้าไปในพืช C3 ผลผลิตอาจเพิ่มขึ้นได้มากถึง 50% สำหรับพืชตระกูลธัญพืชเช่น ข้าว^{[ 121 ] [ 122 ] [ 123 ] [ 124 ] [ 125 ]}

โครงการHarnessing Plants Initiativeมุ่งเน้นการสร้างพืชดัดแปลงพันธุกรรมที่มีมวลราก ความลึกของราก และปริมาณซูเบอรินเพิ่มขึ้น

พืช เช่น พืชตระกูลถั่วได้รับไนโตรเจนผ่านความสัมพันธ์แบบพึ่งพาอาศัยกันกับแบคทีเรียตรึงไนโตรเจนซึ่งจะตรึงไนโตรเจนจากอากาศและถ่ายโอนไปยังดินในรูปของแอมโมเนียซึ่งรากจะดูดซึมไปใช้ประโยชน์ พืชผลอื่นๆ รวมถึงธัญพืชที่สำคัญต่อการบริโภคของมนุษย์ เช่นข้าวโพดข้าวสาลีและข้าวโดยทั่วไปแล้วต้องพึ่งพาปุ๋ยไนโตรเจนการใช้ปุ๋ยเหล่านี้ก่อให้เกิดภาวะ ยูโทรฟิเค ชันในแหล่งน้ำและทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเนื่องจาก การปล่อย ก๊าซไนตรัสออกไซด์หากไม่มีปุ๋ย พืชเหล่านี้จะเจริญเติบโตน้อยลงและให้ผลผลิตน้อยลง งานวิจัยล่าสุดได้พัฒนาวิธีการใหม่ๆ ในการจัดหาไนโตรเจนอย่างยั่งยืนมากขึ้น ลดการพึ่งพาปุ๋ยสังเคราะห์ แนวทางต่างๆ ได้แก่การดัดแปลงพันธุกรรมพืชที่ไม่ใช่พืชตระกูลถั่วเพื่อให้เป็นแหล่งอาศัยที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับจุลินทรีย์ตรึงไนโตรเจน การถ่ายทอดยีนตรึงไนโตรเจน ( ยีน nif ) ไปยังแบคทีเรียในดินเพื่อสร้างความสัมพันธ์แบบพึ่งพาอาศัยกันกับธัญพืชคล้ายกับพืชตระกูลถั่ว หรือวิธีที่ท้าทายกว่าคือการนำยีนเหล่านี้เข้าสู่พืชโดยตรงเพื่อให้พืชสามารถตรึงไนโตรเจนได้เอง^{[ 126 ] [ 127 ] [ 128 ] [ 129 ] [ 130 ]}กลยุทธ์อื่นๆ มุ่งเน้นไปที่การเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ไนโตรเจนของพืช ทำให้พืชสามารถเจริญเติบโตได้ดีที่สุดด้วยการลดปริมาณไนโตรเจนที่ใส่เข้าไป^{[ 131 ]}

ถั่วเหลืองดัดแปลงพันธุกรรมบางชนิดมีโปรไฟล์น้ำมันที่ดีขึ้นสำหรับการแปรรูป^{[ 132 ]}ถั่วเหลืองได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อปรับปรุงคุณภาพของน้ำมันถั่วเหลืองน้ำมันถั่วเหลืองมี โปรไฟล์ กรดไขมันที่ทำให้ไวต่อการเกิดออกซิเดชันซึ่งทำให้เกิดกลิ่นหืนซึ่งจำกัดประโยชน์ในการใช้งานในอุตสาหกรรมอาหาร^{[ 133 ] : 1030} การดัดแปลงพันธุกรรมเพิ่มปริมาณกรดโอเลอิกและกรดสเตียริกและลดปริมาณกรดลิโนเลนิก^{[ 133 ] : 1031} โดยการปิดกั้นหรือกำจัดเอนไซม์เดลต้า 9 และเดลต้า 12 ดีแซทูเรส^{[ 133 ] : 1032 [ 134 ]} DuPont Pioneerได้พัฒนาถั่วเหลืองที่มีกรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงเดี่ยว (กรดโอเลอิก) ในปริมาณสูง และ มี กรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อน ( กรด ลิโนเลอิกและกรดลิโนเลนิก) ในปริมาณต่ำ โดยมีระดับกรดโอเลอิกสูงกว่า 80% และเริ่มวางจำหน่ายในปี 2010 ^{[ 133 ] : 1038 [ 135 ]}เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว ถั่วเหลือง MON 87705ของMonsantoก็มีระดับกรดโอเลอิกสูงขึ้นและมีกรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อนลดลง^{[ 136 ] : 64} MON 87705 ยังมี กรดไขมันอิ่มตัวลดลงรวมถึง กรดปาล์ มิติกและ กรด สเตียริกเมื่อเทียบกับน้ำมันถั่วเหลืองทั่วไป^{[ 136 ] : 72}

Camelina sativaได้รับการดัดแปลงเพื่อผลิตพืชที่สะสมน้ำมันในปริมาณสูงคล้ายกับ^{น้ำมัน}ปลา^{[ 137} ] ^{[ 138 ]}

ข้าวสีทองซึ่งพัฒนาโดยสถาบันวิจัยข้าวนานาชาติ (IRRI) มีปริมาณวิตามินเอ เพิ่มขึ้น โดย ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมด้วยยีน 3 ยีนที่สามารถสังเคราะห์เบต้าแคโรทีนซึ่งเป็นสารตั้งต้นของวิตามินเอ ในส่วนที่รับประทานได้ของข้าว^{[ 139 ]}เป้าหมายคือการผลิตอาหารเสริมคุณค่าทางชีวภาพเพื่อการเพาะปลูกและการบริโภคในภูมิภาคที่มีภาวะขาดวิตามินเอ^{[ 140 ] [ 141 ] [ 142 ] [ 143 ]}

มันสำปะหลังที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมซึ่ง อยู่ระหว่างการพัฒนามีปริมาณ ไซยาโนเจนกลูโคไซด์ต่ำกว่าและมีโปรตีนและสารอาหารอื่นๆ เพิ่มขึ้น (เรียกว่า BioCassava) ^{[ 144 ]}

ในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2557 กระทรวงเกษตรของสหรัฐอเมริกาได้อนุมัติมันฝรั่งที่ป้องกันการช้ำและผลิตอะคริลาไมด์ น้อยลง เมื่อทอด^{[ 113 ] [ 114 ]}พวกเขาไม่ได้ใช้ยีนจากสายพันธุ์ที่ไม่ใช่มันฝรั่ง ลักษณะดังกล่าวถูกเพิ่มเข้าไปใน พันธุ์ Russet Burbank , Ranger Russetและ Atlantic ^{[ 113 ]}

ฝ้ายสายพันธุ์หนึ่งได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อกำจัดสารพิษกอสซิพอลออกจากเมล็ด ทำให้ปลอดภัยสำหรับการบริโภคของมนุษย์ สารพิษยังคงอยู่ในส่วนอื่นๆ ของพืชเพื่อป้องกันศัตรูพืช^{[ 145 ] [ 146 ]}

พืชได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมให้ทนต่อ ความเครียดที่ไม่ใช่ทางชีวภาพ^{เช่น ภัยแล้ง [ 113 ] [} 114 ] [ ^{147 ] [ 148 ] น้ำค้างแข็ง [ 149 ]และความ}เค็มของ^{ดินสูง} [ 64 ] ^{ในปี2011}ข้าวโพด DroughtGard ของ Monsanto กลายเป็นพืชดัดแปลงพันธุกรรมทนแล้งชนิดแรกที่ได้รับการอนุมัติให้วางจำหน่ายใน^{สหรัฐอเมริกา[ 150 ]}

ความทนทานต่อภัยแล้งในพืชดัดแปลงพันธุกรรมเกิดขึ้นได้จากการใส่ยีนที่ควบคุมการตอบสนองทางสรีรวิทยาและชีวเคมีต่อความเครียดจากน้ำ ตัวอย่างที่พบได้ทั่วไปคือการนำปัจจัยการถอดรหัสจากตระกูล HD-Zip I ซึ่งแยกได้จากพืชทนแล้ง เช่นดอกทานตะวันยีนควบคุมเหล่านี้ทำหน้าที่โดยการเพิ่มการแสดงออกของโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับ การป้องกัน สารต้านอนุมูลอิสระรักษาความสมบูรณ์ของเซลล์ และปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้น้ำ ทำให้พืชสามารถอยู่รอดได้ในช่วงเวลาที่ขาดแคลนน้ำโดยมีผลกระทบต่อการเจริญเติบโตและผลผลิตน้อยลง^{[ 151 ] [ 152 ]}

กลไกที่เป็นไปได้อีกประการหนึ่งสำหรับการต้านทานภัยแล้งเกิดขึ้นจากการปรับเปลี่ยนยีนของพืชที่รับผิดชอบกลไกที่เรียกว่าการเผาผลาญกรดแครสซูลาเซียน (CAM) ซึ่งช่วยให้พืชสามารถอยู่รอดได้แม้ในระดับน้ำต่ำ นี่เป็นสิ่งที่มีแนวโน้มที่ดีสำหรับพืชผลที่ต้องการน้ำมาก เช่น ข้าว ข้าวสาลี ถั่วเหลือง และต้นป็อปลาร์ เพื่อเร่งการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่มีน้ำจำกัด^{[ 153 ] [ 154 ]}มีการระบุกลไกการทนต่อความเค็มหลายอย่างในพืชที่ทนต่อเกลือ ตัวอย่างเช่น ข้าว คาโนลา และมะเขือเทศได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อเพิ่มความทนทานต่อความเครียดจากเกลือ^{[ 155 ] [ 156 ]}

ลักษณะ GM ที่พบมากที่สุดคือความทนทานต่อสารกำจัดวัชพืช^{[ 157 ]}โดยความทนทานต่อไกลโฟเสตเป็นลักษณะที่พบได้บ่อยที่สุด^{[ 158 ]}ไกลโฟเสต (ส่วนประกอบสำคัญใน Roundup และผลิตภัณฑ์กำจัดวัชพืชอื่นๆ) ฆ่าพืชโดยการรบกวน เส้นทาง ชิกิเมตในพืช ซึ่งจำเป็นต่อการสังเคราะห์กรดอะมิโนอะโรมาติก ฟีนิลอะลานีนไทโรซีนและทริปโตเฟนเส้นทางชิกิเมตไม่มีอยู่ในสัตว์ ซึ่งสัตว์จะได้รับกรดอะมิโนอะโรมาติกจากอาหารแทน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ไกลโฟเสตจะยับยั้งเอนไซม์5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS)

ลักษณะนี้ได้รับการพัฒนาขึ้นเนื่องจากสารกำจัดวัชพืชที่ใช้กับพืชธัญพืชและหญ้าในขณะนั้นมีพิษสูงและไม่มีประสิทธิภาพในการกำจัดวัชพืชใบแคบ ดังนั้น การพัฒนาพืชที่สามารถทนต่อการฉีดพ่นด้วยไกลโฟเสตจะช่วยลดความเสี่ยงต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพ และยังทำให้เกษตรกรได้เปรียบทางการเกษตรอีกด้วย^{[ 159 ]}

จุลินทรีย์บางชนิดมี EPSPS เวอร์ชันที่ทนต่อการยับยั้งของไกลโฟเสต หนึ่งในนั้นถูกแยกได้จาก สายพันธุ์ Agrobacterium CP4 (CP4 EPSPS) ที่ทนต่อไกลโฟเสต^{[ 160 ] [ 161 ]}ยีน CP4 EPSPS ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อการแสดงออก ในพืช โดยการเชื่อมปลาย 5' ของยีนเข้ากับเปปไทด์นำ ส่ง คลอโรพ ลาสต์ ที่ได้มาจาก EPSPS ของ เพทู เนีย เปปไท ด์นำส่งนี้ถูกนำมาใช้เนื่องจากก่อนหน้านี้ได้แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการส่ง EPSPS ของแบคทีเรียไปยังคลอโรพลาสต์ของพืชชนิดอื่น ยีน CP4 EPSPS นี้ถูกโคลนและถ่ายโอนเข้าไปใน ถั่วเหลือง

พลาสมิดที่ใช้ในการนำยีนเข้าสู่ถั่วเหลืองคือ PV-GMGTO4 ซึ่งประกอบด้วยยีนจากแบคทีเรีย 3 ยีน ได้แก่ ยีน CP4 EPSPS 2 ยีน และยีนที่เข้ารหัสเอนไซม์เบตา-กลูคูโรนิเดส (GUS) จากแบคทีเรีย Escherichia coliเป็นตัวบ่งชี้ ดีเอ็นเอถูกฉีดเข้าไปในถั่วเหลืองโดยใช้วิธีเร่งอนุภาคโดยใช้ถั่วเหลืองพันธุ์ A54O3 ใน การ แปลง สภาพทางพันธุกรรม

ต้นยาสูบได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมให้ทนต่อสารกำจัดวัชพืชโบรโมซินิล^{[ 162 ]}

พืชที่ทนต่อสารกำจัดวัชพืชกลูโฟซิเนต ได้รับการนำมาจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ เช่นกัน^{[ 163 ]}พืชที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมให้ทนต่อสารกำจัดวัชพืชหลายชนิดเพื่อให้เกษตรกรสามารถใช้สารเคมีผสมกันสอง สาม หรือสี่ชนิดกำลังอยู่ระหว่างการพัฒนาเพื่อต่อสู้กับความต้านทานต่อสารกำจัดวัชพืชที่เพิ่มขึ้น^{[ 164 ] [ 165 ]}

การดัดแปลงนี้ทำได้โดยการแทรก ยีน patหรือbarซึ่งรับผิดชอบในการสังเคราะห์เอนไซม์ฟอสฟิโนทริซินอะเซทิลทรานสเฟอเรส (PAT) ซึ่งจะเปลี่ยนL-ฟอสฟิโนทริซิน ( กลูโฟซิเนต) ให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่ไม่เป็นพิษโดยการอะเซทิเลชันของหมู่เอมีนทำให้ส่วนประกอบที่ออกฤทธิ์ไม่ทำงาน และทำให้พืชทนต่อสารกำจัดวัชพืชได้^{[ 166 ] [ 167 ]} ยีน barและpatถูกแยกได้จากStreptomyces hygroscopicusและStreptomyces viridochromogenesในปี 1987 และ 1988 ตามลำดับ^{[ 168 ]}มีการรายงานวิธีการอื่นๆ ในการให้ความต้านทานต่อกลูโฟซิเนต แต่จนถึงปัจจุบัน มีเพียง ยีน patหรือbar เท่านั้น ที่ถูกนำมาใช้ในเชิงพาณิชย์ในการพัฒนาพืชที่ต้านทานต่อสารกำจัดวัชพืชนี้^{[ 167 ]}

ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2557 สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา (US EPA) ได้ขึ้นทะเบียน ข้าวโพด Enlist DuoของDowซึ่งได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมให้ทนต่อทั้งไกลโฟเสตและ2,4-Dใน 6 รัฐ^{[ 169 ] [ 170 ] [ 171 ]}การใส่ยีน aryloxyalkanoate dioxygenase ของแบคทีเรียaad1ทำให้ข้าวโพดทนต่อ 2,4-D ได้^{[ 169 ] [ 172 ]}กระทรวงเกษตรของสหรัฐอเมริกา (USDA) ได้อนุมัติข้าวโพดและถั่วเหลืองที่มีการกลายพันธุ์ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2557 ^{[ 173 ]}

มอนซานโตได้ขออนุมัติสายพันธุ์ที่ทนต่อทั้งไกลโฟเสตและไดแคมบาคำขอรวมถึงแผนการหลีกเลี่ยงการฟุ้งกระจายของสารกำจัดวัชพืชไปยังพืชชนิดอื่น^{[ 174 ]}ความเสียหายอย่างมากต่อพืชชนิดอื่นที่ไม่ต้านทานเกิดขึ้นจากสูตรไดแคมบาที่ออกแบบมาเพื่อลด การฟุ้งกระจาย ของการระเหยเมื่อฉีดพ่นบนถั่วเหลืองที่ต้านทานในปี 2017 ^{[ 175 ]}ฉลากสูตรไดแคมบาใหม่ระบุว่าไม่ควรฉีดพ่นเมื่อความเร็วลมเฉลี่ยสูงกว่า 10–15 ไมล์ต่อชั่วโมง (16–24 กม./ชม.) เพื่อหลีกเลี่ยงการฟุ้งกระจายของอนุภาค ความเร็วลมเฉลี่ยต่ำกว่า 3 ไมล์ต่อชั่วโมง (4.8 กม./ชม.) เพื่อหลีกเลี่ยงการผกผันของอุณหภูมิและมีการพยากรณ์ว่าจะมีฝนหรืออุณหภูมิสูงในวันถัดไป อย่างไรก็ตาม สภาวะเหล่านี้มักเกิดขึ้นเฉพาะในเดือนมิถุนายนและกรกฎาคมเป็นเวลาไม่กี่ชั่วโมงในแต่ละครั้ง^{[ 176 ] [ 177 ]}

ยาสูบ ข้าวโพด ข้าว และพืชผลอื่นๆ บางชนิดได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมให้แสดงออกถึงยีนที่เข้ารหัสโปรตีนฆ่าแมลงจากแบคทีเรีย Bacillus thuringiensis (Bt) ^{[ 178 ] [ 179 ]}การนำพืช Bt มาใช้ในช่วงระหว่างปี 1996 ถึง 2005 คาดว่าช่วยลดปริมาณการใช้สารออกฤทธิ์ฆ่าแมลงทั้งหมดในสหรัฐอเมริกาได้มากกว่า 100,000 ตัน ซึ่งคิดเป็นการลดลง 19.4% ของการใช้ยาฆ่าแมลง^{[ 180 ]}

ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 มันฝรั่งดัดแปลงพันธุกรรมที่ต้านทานต่อด้วงมันฝรั่งโคโลราโดถูกถอนออกเนื่องจากผู้ซื้อรายใหญ่ปฏิเสธเพราะเกรงว่าผู้บริโภคจะต่อต้าน^{[ 113 ]}

ไวรัสพืชเป็นสาเหตุของโรคพืชประมาณครึ่งหนึ่งที่เกิดขึ้นทั่วโลก และคาดว่าทำให้ผลผลิตพืชผลเสียหายประมาณ 10–15% ^{[ 181 ]}มะละกอ มันฝรั่ง และฟักทองได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมให้ต้านทานเชื้อไวรัส เช่นไวรัสโมเสกแตงกวาซึ่งแม้จะมีชื่อเช่นนั้น แต่ก็ติดเชื้อในพืชหลากหลายชนิด^{[ 182 ] [ 181 ]} มะละกอที่ต้านทานไวรัสได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อตอบสนองต่อ การระบาด ของไวรัสจุดวงแหวนมะละกอ (PRV) ในฮาวายในช่วงปลายทศวรรษ 1990 โดยมีการนำ DNA ของ PRV เข้ามา^{[ 183 ] [ 184 ]}ภายในปี 2010 มะละกอในฮาวาย 80% ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมแล้ว^{[ 185 ] [ 186 ]}

มันฝรั่งได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมให้ต้านทานต่อไวรัสใบม้วนของมันฝรั่งและไวรัส Y ของมันฝรั่งในปี 1998 ยอดขายไม่ดีทำให้ต้องถอนออกจากตลาดหลังจากสามปี^{[ 187 ]}

ฟักทองสีเหลืองที่ต้านทานต่อไวรัสสองชนิดแรก จากนั้นจึงพัฒนาเป็นสามชนิด เริ่มตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1990 ไวรัสเหล่านั้นได้แก่ ไวรัสแตงโม แตงกวา และบวบเหลืองโมเสก ฟักทองเป็นพืชดัดแปลงพันธุกรรมชนิดที่สองที่ได้รับการอนุมัติจากหน่วยงานกำกับดูแลของสหรัฐฯ ลักษณะดังกล่าวถูกเพิ่มเข้าไปในบวบในภายหลัง^{[ 188 ]}

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการพัฒนาสายพันธุ์ข้าวโพดจำนวนมากเพื่อต่อสู้กับการแพร่กระจายของไวรัสแคระแกร็นข้าวโพดซึ่งเป็นไวรัสที่มีราคาแพงและทำให้การเจริญเติบโตชะงักงัน โดยมี หญ้าจอห์นสันเป็นพาหะ และแพร่กระจายโดยแมลงเพลี้ยเป็นพาหะ สายพันธุ์เหล่านี้มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ แม้ว่าความต้านทานจะไม่เป็นมาตรฐานในสายพันธุ์ข้าวโพดดัดแปลงพันธุกรรม^{[ 189 ]}

ในปี 2555 องค์การอาหารและยา (FDA) ได้อนุมัติยาที่ผลิตจากพืช เป็นครั้งแรก ซึ่งเป็นยาสำหรับรักษาโรคเกาเชอร์ [ ^{190 ] พืช}ยาสูบได้รับการดัดแปลงเพื่อผลิตแอนติบอดีเพื่อการรักษา^{[ 191 ]}

สาหร่ายกำลังอยู่ระหว่างการพัฒนาเพื่อใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ [ ^{192 ] การ}มุ่งเน้นการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพจากไมโครอัลเกจำนวนมาก โดยการดัดแปลงสาหร่ายให้ผลิตไขมันมากขึ้น กลายเป็นจุดสนใจ แต่จะต้องใช้เวลาหลายปีกว่าจะเห็นผลลัพธ์ เนื่องจากต้นทุนของกระบวนการสกัดไขมันนั้นสูง^{[ 193 ]}นักวิจัยในสิงคโปร์กำลังทำงานเกี่ยวกับจาโทรฟา ที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรม เพื่อผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ^{[ 194 ]} Syngentaได้รับการอนุมัติจาก USDA ให้ทำการตลาดข้าวโพด Enogen ที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อเปลี่ยนแป้งให้เป็นน้ำตาลสำหรับผลิตเอทานอล [ ^{195 ] ต้นไม้}บางชนิดได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อให้มีลิกนิน น้อยลง หรือเพื่อให้แสดงลิกนินที่มีพันธะที่สลายตัวได้ทางเคมี ลิกนินเป็นปัจจัยจำกัดที่สำคัญเมื่อใช้ไม้ในการผลิตไบโอเอทานอล เนื่องจากลิ กนินจำกัดการเข้าถึงของไมโครไฟบริลของเซลลูโลส ต่อการสลายตัวโดยเอนไซม์^{[ 196 ]}นอกจากต้นไม้แล้ว พันธะลิกนินที่สลายตัวได้ง่ายทางเคมียังมีประโยชน์มากสำหรับพืชตระกูลธัญพืช เช่น ข้าวโพด^{[ 197 ] [ 198 ]}

บริษัทและห้องปฏิบัติการกำลังทำงานเกี่ยวกับพืชที่สามารถนำมาใช้ทำพลาสติกชีวภาพได้^{[ 199 ]}มันฝรั่งที่ผลิตแป้งที่มีประโยชน์ในอุตสาหกรรมก็ได้รับการพัฒนาเช่นกัน^{[ 200 ]} เมล็ด พืชน้ำมันสามารถดัดแปลงเพื่อผลิตกรดไขมันสำหรับผงซักฟอกเชื้อเพลิงทดแทนและปิโตรเคมี ภัณฑ์ ได้

นอกจากพืชน้ำมันที่ดัดแปลงข้างต้นแล้วCamelina sativaยังได้รับการดัดแปลงเพื่อผลิตฟีโรโมนHelicoverpa armigera และกำลังดำเนินการกับเวอร์ชันSpodoptera frugiperda ฟีโรโมน H. armigeraได้รับการทดสอบแล้วและมีประสิทธิภาพ^{[ 201 ]}

ในปี 2011 นักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยยอร์กได้พัฒนาวัชพืช ( Arabidopsis thaliana ) ที่มียีนจากแบคทีเรียที่สามารถทำความสะอาด สารปนเปื้อนในดินที่ระเบิดได้ เช่น TNTและRDX ^{[ 202 ]}คาดว่าพื้นที่ 16 ล้านเฮกตาร์ในสหรัฐอเมริกา (1.5% ของพื้นที่ทั้งหมด) ปนเปื้อนด้วย TNT และ RDX อย่างไรก็ตามA. thalianaไม่แข็งแรงพอที่จะใช้ในพื้นที่ทดสอบทางทหาร^{[ 203 ]}การปรับปรุงในปี 2016 รวมถึงการ ใช้ หญ้าสวิตช์กราสและหญ้าเบนท์กราส^{[ 204 ]}

พืชที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมถูกนำมาใช้เพื่อการบำบัดทางชีวภาพของดินที่ปนเปื้อนปรอท ซีลีเนียมและสารมลพิษอินทรีย์ เช่นโพลีคลอริเนเตดไบฟีนิล (PCBs) ^{[ 203 ] [ 205 ]}

สภาพแวดล้อมทางทะเลมีความเปราะบางเป็นพิเศษเนื่องจากมลพิษ เช่นการรั่วไหลของน้ำมันนั้นไม่สามารถควบคุมได้ นอกจากมลพิษที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์แล้วน้ำมันปิโตรเลียม หลายล้านตัน ยังเข้าสู่สิ่งแวดล้อมทางทะเลทุกปีจากการรั่วไหลตามธรรมชาติ แม้ว่าจะมีพิษ แต่น้ำมันปิโตรเลียมจำนวนมากที่เข้าสู่ระบบทางทะเลจะถูกกำจัดโดยกิจกรรมการย่อยสลายไฮโดรคาร์บอนของชุมชนจุลินทรีย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกลุ่มผู้เชี่ยวชาญที่เพิ่งค้นพบเมื่อไม่นานมานี้ ซึ่งเรียกว่าแบคทีเรียไฮโดรคาร์บอนโอคลาสติก (HCCB) ที่อาจนำเสนอยีนที่มีประโยชน์^{[ 206 ]}

พืชผล เช่นข้าวโพดขยายพันธุ์แบบอาศัยเพศทุกปี ซึ่งทำให้ยีนที่ถ่ายทอดไปยังรุ่นต่อไปนั้นเป็นแบบสุ่ม หมายความว่าลักษณะที่พึงประสงค์อาจสูญหายไปได้ เพื่อรักษาคุณภาพของพืชผลให้สูง เกษตรกรบางรายจึงซื้อเมล็ดพันธุ์ทุกปี โดยทั่วไป บริษัทเมล็ดพันธุ์จะเก็บรักษา พันธุ์ แท้ สองสายพันธุ์ไว้ และผสมข้ามพันธุ์กันจนได้ สายพันธุ์ ลูกผสมแล้วจึงนำไปขาย พืชที่เกี่ยวข้อง เช่นข้าวฟ่างและหญ้าแกมมา สามารถสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศได้ โดย การอะโพมิซิสซึ่งช่วยรักษาดีเอ็นเอของพืชไว้ได้ ลักษณะนี้ถูกควบคุมโดยยีนเด่นเพียงยีนเดียว แต่การผสมพันธุ์แบบดั้งเดิมยังไม่ประสบความสำเร็จในการสร้างข้าวโพดที่สืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศได้ วิศวกรรมพันธุกรรมจึงเป็นอีกแนวทางหนึ่งที่จะบรรลุเป้าหมายนี้ การดัดแปลงที่ประสบความสำเร็จจะช่วยให้เกษตรกรสามารถปลูกเมล็ดพันธุ์ที่เก็บเกี่ยวแล้วซึ่งยังคงรักษาลักษณะที่พึงประสงค์ไว้ได้ แทนที่จะต้องพึ่งพาเมล็ดพันธุ์ที่ซื้อมา^{[ 207 ]}

มีการดัดแปลงพันธุกรรมของพืชบางชนิด ซึ่งทำให้การแปรรูปพืชทำได้ง่ายขึ้น เช่น การปลูกให้มีขนาดกะทัดรัดมากขึ้น^{[ 208 ]}พืชบางชนิด เช่น มะเขือเทศ ได้รับการดัดแปลงให้ไม่มีเมล็ด^{[ 209 ]}ยาสูบได้รับการดัดแปลงให้ผลิตคลอโรฟิลล์ซีนอกเหนือจาก คลอโรฟิลล์ เอและบีซึ่งช่วยเพิ่มอัตราการเจริญเติบโต ยีนดัดแปลงนี้ถูกค้นพบในสาหร่ายทะเลซึ่งใช้ยีนนี้ในการรับพลังงานจากแสงสีฟ้าที่สามารถทะลุผ่านน้ำทะเลได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าคลื่นแสงที่มีความยาวคลื่นยาวกว่า^{[ 210 ] [ 211 ]}

มี การดัดแปลงสายพันธุ์Camelina sativa หลายอย่าง โปรดดู หัวข้อ §น้ำมันพืชและ§ผลิตภัณฑ์กำจัดศัตรูพืชที่ไม่ใช้ยาฆ่าแมลงด้านบน

จำนวนการปล่อยพันธุ์พืชทดลองที่ได้รับการอนุมัติจากกระทรวงเกษตรสหรัฐฯ (USDA) เพิ่มขึ้นจาก 4 รายการในปี 1985 เป็น 1,194 รายการในปี 2002 และเฉลี่ยประมาณ 800 รายการต่อปีหลังจากนั้น จำนวนสถานที่ต่อการปล่อยพันธุ์ และจำนวนโครงสร้างยีน (วิธีการที่ยีนที่สนใจถูกบรรจุรวมกับองค์ประกอบอื่นๆ) เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตั้งแต่ปี 2005 การปล่อยพันธุ์ที่มีคุณสมบัติทางการเกษตร (เช่น ความต้านทานต่อภัยแล้ง) เพิ่มขึ้นจาก 1,043 รายการในปี 2005 เป็น 5,190 รายการในปี 2013 ณ เดือนกันยายน 2013 มีการอนุมัติการปล่อยพันธุ์สำหรับข้าวโพดประมาณ 7,800 รายการ สำหรับถั่วเหลืองมากกว่า 2,200 รายการ สำหรับฝ้ายมากกว่า 1,100 รายการ และสำหรับมันฝรั่งประมาณ 900 รายการ มีการอนุมัติการปล่อยพันธุ์พืชดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อทดสอบความทนทานต่อสารกำจัดวัชพืช (6,772 รายการ), ความต้านทานต่อแมลง (4,809 รายการ), คุณภาพของผลิตภัณฑ์ เช่น รสชาติหรือคุณค่าทางโภชนาการ (4,896 รายการ), คุณสมบัติทางการเกษตร เช่น ความต้านทานต่อภัยแล้ง (5,190 รายการ) และความต้านทานต่อไวรัส/เชื้อรา (2,616 รายการ) สถาบันที่มีการอนุมัติการปล่อยพันธุ์พืชดัดแปลงพันธุกรรมมากที่สุด ได้แก่ Monsanto จำนวน 6,782 รายการ, Pioneer/DuPont จำนวน 1,405 รายการ, Syngenta จำนวน 565 รายการ และ Agricultural Research Service ของ USDA จำนวน 370 รายการ ณ เดือนกันยายน 2013 USDA ได้รับข้อเสนอสำหรับการปล่อยพันธุ์ข้าว ฟักทอง ลูกพลัม กุหลาบ ยาสูบ ป่าน และชิกอรี^{[ 226 ]}

นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐนอร์ทแคโรไลนากำลังออกแบบพืชหรือเมล็ดพันธุ์ ดัดแปลงพันธุกรรม เพื่อส่งไปยังดาวอังคารซึ่งสามารถเจริญเติบโตได้ในเรือนกระจกหรือโดมชีวภาพที่เอื้อต่อการอยู่อาศัย เพื่อช่วยสร้างพืชพรรณบนดาวเคราะห์ดวงนั้นศูนย์วิจัย NIAC ของ NASA ให้การสนับสนุนงานวิจัยนี้เกี่ยวกับการออกแบบพืช/ต้นไม้ หรือพืชพรรณดัดแปลงพันธุกรรมที่สามารถอยู่รอดบนดาวอังคารได้ดียิ่งขึ้นการแก้ไขยีนด้วย CRISPRจาก จุลินทรีย์ที่ทนต่อสภาพ แวดล้อมสุดขั้วบนโลกถูกนำมาใช้เพื่อช่วยให้ทนต่อ สภาพพื้นผิว และชั้นบรรยากาศ ที่รุนแรง ของดาวอังคารรวมถึงความท้าทายต่างๆ เช่นรังสีอัลตราไวโอเลตความเย็นจัดความดันบรรยากาศ ต่ำ เพอร์คลอเรตและความทนทานต่อภัยแล้ง [ ^{227 ] จาก}นั้นพืชและเมล็ดพันธุ์เหล่านี้สามารถนำไปทดสอบกลางแจ้งเพื่อพยายามสร้างระบบนิเวศ สำหรับ การปรับสภาพดาวอังคารให้ เหมาะสมกับการอยู่อาศัย อย่างเต็ม รูปแบบ ^{[ 228 ] [ 229 ] [ 230 ] [ 231 ]}

การสัมผัสกับสารพิษอย่างต่อเนื่องจะสร้างแรงกดดันทางวิวัฒนาการให้ศัตรูพืชต้านทานต่อสารพิษนั้น^{[ 232 ]}

เพื่อลดความต้านทานต่อ พืช Bacillus thuringiensis (Bt) การจำหน่ายฝ้ายและข้าวโพดดัดแปลงพันธุกรรมในปี 1996 จึงมาพร้อมกับกลยุทธ์การจัดการเพื่อป้องกันไม่ให้แมลงเกิดความต้านทาน ปัจจุบันกลยุทธ์การจัดการความต้านทานของแมลงเป็นข้อบังคับสำหรับพืชดัดแปลงพันธุกรรมในสหรัฐอเมริกา มาตรการหลักคือการใช้พื้นที่หลบภัย^{[ 233 ]}จุดมุ่งหมายคือการส่งเสริมให้มีประชากรศัตรูพืชจำนวนมาก เพื่อให้ยีนต้านทาน (แบบด้อย) เจือจางลงในประชากร ความต้านทานจะลดความเหมาะสมทางวิวัฒนาการในกรณีที่ไม่มีปัจจัยก่อความเครียดอย่าง Bt ในพื้นที่หลบภัย สายพันธุ์ที่ไม่ต้านทานจะแข่งขันได้ดีกว่าสายพันธุ์ที่ต้านทาน^{[ 234 ]}

ด้วยระดับการแสดงออกของทรานส์ยีนที่สูงเพียงพอ เกือบทั้งหมดของเฮเทอโรไซโกต (S/s) กล่าวคือ ส่วนที่ใหญ่ที่สุดของประชากรศัตรูพืชที่มียีนต้านทาน จะถูกฆ่าตายก่อนที่จะเจริญเติบโตเต็มที่ จึงป้องกันการถ่ายทอดยีนต้านทานไปยังลูกหลาน^{[ 235 ]}พื้นที่หลบภัย (เช่น แปลงพืชที่ไม่ใช่พืชดัดแปลงพันธุกรรม) ที่อยู่ติดกับแปลงพืชดัดแปลงพันธุกรรมจะเพิ่มโอกาสที่บุคคลที่เป็นโฮโมไซโกตต้านทาน (s/s) และเฮเทอโรไซโกตที่รอดชีวิตจะผสมพันธุ์กับบุคคลที่อ่อนแอ (S/S) จากพื้นที่หลบภัย แทนที่จะผสมกับบุคคลอื่นที่มียีนต้านทาน ส่งผลให้ความถี่ของยีนต้านทานในประชากรยังคงต่ำลง

ปัจจัยที่ซับซ้อนอาจส่งผลต่อความสำเร็จของกลยุทธ์การใช้ปริมาณสูง/พื้นที่หลบภัย ตัวอย่างเช่น หากอุณหภูมิไม่เหมาะสม ความเครียดจากความร้อนอาจลดการผลิตสารพิษ Bt และทำให้พืชอ่อนแอลง ที่สำคัญกว่านั้น มีการบันทึกการแสดงออกในช่วงปลายฤดูกาลที่ลดลง ซึ่งอาจเป็นผลมาจากการเมทิลเลชั่นของดีเอ็นเอของโปรโมเตอร์^{[ 236} ] ความสำเร็จของกลยุทธ์การใช้ปริมาณสูง/พื้นที่หลบภัยได้ช่วยรักษาคุณค่าของพืช Bt ไว้ได้ ความสำเร็จนี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยที่ไม่ขึ้นอยู่กับกลยุทธ์การจัดการ รวมถึงความถี่ของอัล ^ลีลต้านทานเริ่มต้นที่ต่ำ ต้นทุนความเหมาะสมที่เกี่ยวข้องกับการต้านทาน และความอุดมสมบูรณ์ของพืชเจ้าบ้านที่ไม่ใช่ Bt นอกพื้นที่หลบภัย^{[ 237 ]}

บริษัทที่ผลิตเมล็ดพันธุ์ Bt กำลังแนะนำสายพันธุ์ที่มีโปรตีน Bt หลายชนิด มอนซานโตทำเช่นนี้กับฝ้าย Bt ในอินเดีย ซึ่งผลิตภัณฑ์ได้รับการยอมรับอย่างรวดเร็ว^{[ 238 ]}นอกจากนี้ มอนซานโตยังได้พยายามทำให้กระบวนการนำพืชหลบภัยมาใช้ในแปลงเพาะปลูกให้สอดคล้องกับนโยบายการจัดการความต้านทานแมลงและป้องกันการปลูกพืชอย่างไม่รับผิดชอบ โดยเริ่มทำการตลาดถุงเมล็ดพันธุ์ที่มีเมล็ดพันธุ์หลบภัย (ไม่ใช่พืชดัดแปลงพันธุกรรม) ผสมกับเมล็ดพันธุ์ Bt ที่จำหน่ายในสัดส่วนที่กำหนด เรียกว่า "Refuge-In-a-Bag" การปฏิบัติเช่นนี้มีจุดประสงค์เพื่อเพิ่มการปฏิบัติตามข้อกำหนดเกี่ยวกับพืชหลบภัยของเกษตรกรและลดแรงงานเพิ่มเติมที่จำเป็นในการปลูกจากการมีถุงเมล็ดพันธุ์ Bt และเมล็ดพันธุ์หลบภัยแยกกัน^{[ 239 ]}กลยุทธ์นี้มีแนวโน้มที่จะลดโอกาสการเกิดความต้านทาน Bt สำหรับหนอนรากข้าวโพดแต่อาจเพิ่มความเสี่ยงของความต้านทานสำหรับ ศัตรูพืชข้าวโพด กลุ่มผีเสื้อเช่น หนอนเจาะลำต้น ข้าวโพดยุโรปความกังวลที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับความต้านทานของเมล็ดพันธุ์ผสม ได้แก่ ตัวอ่อนที่ต้านทานได้บางส่วนบนพืช Bt ที่สามารถเคลื่อนย้ายไปยังพืชที่อ่อนแอเพื่อความอยู่รอด หรือการผสมเกสรข้ามสายพันธุ์ของละอองเรณูที่หลบภัยบนพืช Bt ซึ่งสามารถลดปริมาณ Bt ที่แสดงออกในเมล็ดสำหรับแมลงที่กินฝักข้าวโพด^{[ 240 ] [ 241 ]}

แนวทางการจัดการที่ดีที่สุด (BMPs) ในการควบคุมวัชพืชอาจช่วยชะลอการดื้อยาได้ BMPs ประกอบด้วยการใช้สารกำจัดวัชพืชหลายชนิดที่มีกลไกการออกฤทธิ์ต่างกัน การหมุนเวียนพืช การปลูกเมล็ดพันธุ์ที่ปราศจากวัชพืช การสำรวจแปลงอย่างสม่ำเสมอ การทำความสะอาดอุปกรณ์เพื่อลดการแพร่กระจายของวัชพืชไปยังแปลงอื่น และการบำรุงรักษาขอบแปลง^{[ 226 ]}พืชดัดแปลงพันธุกรรมที่ปลูกกันอย่างแพร่หลายที่สุดได้รับการออกแบบให้ทนต่อสารกำจัดวัชพืช ในปี 2549 ประชากรวัชพืชบางกลุ่มได้พัฒนาให้ทนต่อสารกำจัดวัชพืชชนิดเดียวกันบางชนิดปาล์มเมอร์อะมารันท์เป็นวัชพืชที่แข่งขันกับฝ้าย เป็นพืชพื้นเมืองของทางตะวันตกเฉียงใต้ของสหรัฐอเมริกา มันแพร่กระจายไปทางตะวันออกและพบว่าดื้อต่อไกลโฟเสตเป็นครั้งแรกในปี 2549 น้อยกว่า 10 ปีหลังจากมีการนำฝ้ายดัดแปลงพันธุกรรมเข้ามา^{[ 242 ] [ 243 ]}การพึ่งพาไกลโฟเสต มากเกินไป และการลดความหลากหลายของวิธีการจัดการวัชพืชทำให้เกิดการแพร่กระจายของความต้านทานต่อไกลโฟเสตในวัชพืช 14 ชนิดในสหรัฐอเมริกา^{[ 226 ]}และในถั่วเหลือง^{[ 5 ]}

โดยทั่วไปเกษตรกรจะใช้ยาฆ่าแมลงน้อยลงเมื่อปลูกพืชต้านทาน Bt การใช้ยาฆ่าแมลงในฟาร์มข้าวโพดลดลงจาก 0.21 ปอนด์ต่อไร่ที่ปลูกในปี 1995 เหลือ 0.02 ปอนด์ในปี 2010 ซึ่งสอดคล้องกับการลดลงของ ประชากร หนอนเจาะลำต้นข้าวโพดในยุโรปอันเป็นผลโดยตรงจากข้าวโพดและฝ้าย Bt การกำหนดข้อกำหนดขั้นต่ำของพื้นที่หลบภัยช่วยชะลอการพัฒนาความต้านทานต่อ Bt อย่างไรก็ตาม ความต้านทานดูเหมือนจะกำลังพัฒนาต่อลักษณะ Bt บางอย่างในบางพื้นที่^{[ 226 ]}ในโคลอมเบีย ฝ้ายดัดแปลงพันธุกรรมช่วยลดการใช้ยาฆ่าแมลงลง 25% และการใช้ยาฆ่าวัชพืชลง 5% และข้าวโพดดัดแปลงพันธุกรรมช่วยลดการใช้ยาฆ่าแมลงและยาฆ่าวัชพืชลง 66% และ 13% ตามลำดับ^{[ 244 ]}

การไถพรวนแบบอนุรักษ์โดยการทิ้งเศษพืชอย่างน้อย 30% ไว้บนผิวดินตั้งแต่การเก็บเกี่ยวจนถึงการปลูกจะช่วยลดการกัดเซาะดินจากลมและน้ำ เพิ่มการกักเก็บน้ำ และลด การ เสื่อมโทรมของดินรวมถึงการไหลบ่าของน้ำและสารเคมี นอกจากนี้ การไถพรวนแบบอนุรักษ์ยังช่วยลดคาร์บอนฟุตพริ้นท์ของการเกษตร การทบทวนในปี 2014 ซึ่งครอบคลุม 12 รัฐตั้งแต่ปี 1996 ถึง 2006 พบว่าการเพิ่มขึ้น 1% ในการใช้ถั่วเหลืองที่ทนต่อสารกำจัดวัชพืช (HT) จะนำไปสู่การเพิ่มขึ้น 0.21% ในการไถพรวนแบบอนุรักษ์ และการลดลง 0.3% ในการใช้สารกำจัดวัชพืชที่ปรับตามคุณภาพ^{[ 245 ]}

คุณลักษณะที่รวมกันของการเพิ่มผลผลิต การใช้ที่ดินที่ลดลง การใช้ปุ๋ยที่ลดลง และการใช้เครื่องจักรทางการเกษตรที่ลดลง ก่อให้เกิดวงจรป้อนกลับที่ช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนที่เกี่ยวข้องกับการเกษตร การลดลงเหล่านี้ได้รับการประเมินไว้ที่ 7.5% ของการปล่อยก๊าซทางการเกษตรทั้งหมดในสหภาพยุโรป หรือ 33 ล้านตันของ CO2 _[ ^{246 ] และ}ประมาณ 8.76 ล้านตันของ CO2 _ในโคลอมเบีย^{[ 244 ]}

การใช้พืชทนแล้งสามารถเพิ่มผลผลิตในพื้นที่ที่ขาดแคลนน้ำ ทำให้สามารถทำการเกษตรในพื้นที่ใหม่ได้ การนำข้าวโพดทนแล้งมาใช้ในกานาแสดงให้เห็นว่าสามารถเพิ่มผลผลิตได้มากกว่า 150% และกระตุ้นความเข้มข้นของการค้าขาย แม้ว่าจะไม่ส่งผลกระทบต่อรายได้ของเกษตรกรอย่างมีนัยสำคัญก็ตาม^{[ 247 ]}

การควบคุมวิศวกรรมพันธุกรรมเกี่ยวข้องกับแนวทางที่รัฐบาลใช้ในการประเมินและจัดการความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาและการเผยแพร่พืชดัดแปลงพันธุกรรม การควบคุมพืชดัดแปลงพันธุกรรมมีความแตกต่างกันในแต่ละประเทศ โดยความแตกต่างที่เห็นได้ชัดที่สุดเกิดขึ้นระหว่างสหรัฐอเมริกาและยุโรป การควบคุมจะแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์การใช้งานของผลิตภัณฑ์แต่ละชนิด ตัวอย่างเช่น พืชที่ไม่ได้มีวัตถุประสงค์เพื่อใช้เป็นอาหารโดยทั่วไปจะไม่ได้รับการตรวจสอบจากหน่วยงานที่รับผิดชอบด้านความปลอดภัยของอาหาร^{[ 248 ] [ 249 ]}

ในปี 2556 มีการปลูกพืชดัดแปลงพันธุกรรมใน 27 ประเทศ โดย 19 ประเทศเป็นประเทศกำลังพัฒนา และ 8 ประเทศเป็นประเทศพัฒนาแล้ว ปี 2556 เป็นปีที่สองที่ประเทศกำลังพัฒนาปลูกพืชดัดแปลงพันธุกรรมได้มากที่สุด (54%) ของผลผลิตทั้งหมด มีเกษตรกร 18 ล้านคนปลูกพืชดัดแปลงพันธุกรรม โดยประมาณ 90% เป็นเกษตรกรรายย่อยในประเทศกำลังพัฒนา^{[ 1 ]}

กระทรวงเกษตรของสหรัฐอเมริกา (USDA) รายงานทุกปีเกี่ยวกับพื้นที่ทั้งหมดของพันธุ์พืชดัดแปลงพันธุกรรมที่ปลูกในสหรัฐอเมริกา^{[ 251 ] [ 252 ]}ตามข้อมูลจากสำนักงานสถิติการเกษตรแห่งชาติ รัฐที่ตีพิมพ์ในตารางเหล่านี้คิดเป็นร้อยละ 81–86 ของพื้นที่ปลูกข้าวโพดทั้งหมด ร้อยละ 88–90 ของพื้นที่ปลูกถั่วเหลืองทั้งหมด และร้อยละ 81–93 ของพื้นที่ปลูกฝ้ายบนที่สูงทั้งหมด (ขึ้นอยู่กับปี)

การประมาณการทั่วโลกจัดทำโดยบริการระหว่างประเทศเพื่อการได้มาซึ่งแอปพลิเคชันเทคโนโลยีชีวภาพทางการเกษตร (ISAAA) และสามารถพบได้ในรายงานประจำปีของพวกเขา "สถานะทั่วโลกของพืชดัดแปลงพันธุกรรมเชิงพาณิชย์" ^{[ 1 ] [ 253 ]}

เกษตรกรได้นำเทคโนโลยี GM มาใช้กันอย่างแพร่หลาย (ดูรูป) ระหว่างปี 1996 ถึง 2013 พื้นที่เพาะปลูกพืช GM ทั้งหมดเพิ่มขึ้นถึง 100 เท่า จาก 17,000 ตารางกิโลเมตร (4,200,000 เอเคอร์) เป็น 1,750,000 ตารางกิโลเมตร(432 ล้านเอเคอร์) ^{[ 1 ]} ร้อยละ 10 ของ พื้นที่เพาะปลูกทั่วโลกถูกปลูกด้วยพืช GM ในปี 2010 ^{[ 54 ] ณ ปี 2011 มีการปลูกพืชดัดแปลงพันธุกรรมที่แตกต่างกัน 11 ชนิด}ในเชิงพาณิชย์บนพื้นที่ 395 ล้านเอเคอร์ (160 ล้านเฮกตาร์) ใน 29 ประเทศ เช่น สหรัฐอเมริกา บราซิล อาร์เจนตินา อินเดีย แคนาดา จีน ปารากวัย ปากีสถาน แอฟริกาใต้ อุรุกวัย โบลิเวีย ออสเตรเลีย ฟิลิปปินส์ เมียนมาร์ บูร์กินาฟาโซ เม็กซิโก และสเปน^{[ 54 ]}หนึ่งในเหตุผลสำคัญสำหรับการนำไปใช้อย่างแพร่หลายนี้คือประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่เกษตรกรรับรู้ได้จากเทคโนโลยีนี้ ตัวอย่างเช่น ระบบการปลูกเมล็ดพันธุ์ต้านทานไกลโฟเสตแล้วใช้ไกลโฟเสตเมื่อพืชงอกขึ้นมานั้น ทำให้เกษตรกรมีโอกาสเพิ่มผลผลิตจากแปลงที่ดินที่กำหนดได้อย่างมาก เนื่องจากวิธีนี้ช่วยให้พวกเขาสามารถปลูกพืชเป็นแถวได้ใกล้กันมากขึ้น หากไม่มีวิธีนี้ เกษตรกรจะต้องปลูกพืชเป็นแถวให้ห่างกันมากพอที่จะควบคุมวัชพืชหลังงอกด้วยการไถพรวนเชิงกล^{[ 254 ]}ในทำนองเดียวกัน การใช้เมล็ดพันธุ์ Bt หมายความว่าเกษตรกรไม่จำเป็นต้องซื้อยาฆ่าแมลง แล้วลงทุนเวลา เชื้อเพลิง และอุปกรณ์ในการใช้ อย่างไรก็ตาม นักวิจารณ์ได้โต้แย้งว่าผลผลิตจะสูงขึ้นและมีการใช้สารเคมีน้อยลงหรือไม่ในพืชดัดแปลงพันธุกรรม ดู บทความเกี่ยว กับข้อโต้แย้งเรื่องอาหารดัดแปลงพันธุกรรมสำหรับข้อมูลเพิ่มเติม

ในสหรัฐอเมริกา ณ ปี 2557 พื้นที่เพาะปลูกถั่วเหลือง 94% ฝ้าย 96% และข้าวโพด 93% เป็นพันธุ์ดัดแปลงพันธุกรรม^{[ 255 ] [ 256 ] [ 257 ]}ถั่วเหลืองดัดแปลงพันธุกรรมมีลักษณะทนต่อสารกำจัดวัชพืชเท่านั้น แต่ข้าวโพดและฝ้ายมีทั้งลักษณะทนต่อสารกำจัดวัชพืชและลักษณะป้องกันแมลง (โดยส่วนใหญ่เป็นโปรตีน Bt) ^{[ 258 ]}สิ่งเหล่านี้ถือเป็น "ลักษณะปัจจัยนำเข้า" ที่มุ่งหวังให้ประโยชน์ทางการเงินแก่ผู้ผลิต แต่ก็อาจมีประโยชน์ทางอ้อมต่อสิ่งแวดล้อมและประโยชน์ด้านต้นทุนต่อผู้บริโภค สมาคมผู้ผลิตสินค้าอุปโภคบริโภคแห่งอเมริกาประเมินในปี 2546 ว่าอาหารแปรรูปทั้งหมดในสหรัฐอเมริกา 70-75% มีส่วนผสมของพืชดัดแปลงพันธุกรรม^{[ 259 ]}

ยุโรปปลูกพืชดัดแปลงพันธุกรรมค่อนข้างน้อย^{[ 260 ]}ยกเว้นสเปน ซึ่งข้าวโพดหนึ่งในห้าส่วนเป็นข้าวโพดดัดแปลงพันธุกรรม^{[ 261 ]}และอีกห้าประเทศปลูกในปริมาณที่น้อยกว่า^{[ 262 ]}สหภาพยุโรปมีข้อห้ามโดยพฤตินัยในการอนุมัติพืชดัดแปลงพันธุกรรมใหม่ ตั้งแต่ปี 1999 จนถึงปี 2004 ^{[ 263 ] [ 264 ]}ปัจจุบันพืชดัดแปลงพันธุกรรมอยู่ภายใต้การกำกับดูแลของสหภาพยุโรป^{[ 265 ]} ประเทศกำลังพัฒนาปลูกพืชดัดแปลงพันธุกรรมร้อยละ 54 ในปี 2013 ^{[ 1 ]}

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา พืชดัดแปลงพันธุกรรมได้ขยายตัวอย่างรวดเร็วในประเทศกำลังพัฒนาในปี 2556 มีเกษตรกรประมาณ 18 ล้านคนปลูกพืชดัดแปลงพันธุกรรมคิดเป็น 54% ของผลผลิตทั่วโลกในประเทศกำลังพัฒนา^{[ 1 ]}การเพิ่มขึ้นมากที่สุดในปี 2556 อยู่ที่บราซิล (403,000 ตารางกิโลเมตร^{เทียบ}กับ 368,000 ตารางกิโลเมตร^ในปี 2555) ฝ้ายดัดแปลงพันธุกรรมเริ่มปลูกในอินเดียในปี 2545 และมีพื้นที่ปลูกถึง 110,000 ตารางกิโลเมตร^ในปี 2556 ^{[ 1 ]}

จากรายงานสรุปของ ISAAA ปี 2013 ระบุว่า "นับตั้งแต่ปี 1994 มีประเทศทั้งหมด 36 ประเทศ (35 ประเทศ + EU-28) ที่ได้อนุมัติพืชดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อใช้เป็นอาหารและ/หรืออาหารสัตว์ และเพื่อการปล่อยสู่สิ่งแวดล้อมหรือการปลูก ... มีการอนุมัติทางกฎหมายรวม 2,833 รายการที่เกี่ยวข้องกับพืชดัดแปลงพันธุกรรม 27 ชนิด และเหตุการณ์ดัดแปลงพันธุกรรม 336 เหตุการณ์ (หมายเหตุ: "เหตุการณ์" คือการดัดแปลงพันธุกรรมเฉพาะในสายพันธุ์เฉพาะ) โดยหน่วยงานที่เกี่ยวข้อง ซึ่ง 1,321 รายการเป็นการใช้เป็นอาหาร (ใช้โดยตรงหรือแปรรูป) 918 รายการใช้เป็นอาหารสัตว์ (ใช้โดยตรงหรือแปรรูป) และ 599 รายการเป็นการปล่อยสู่สิ่งแวดล้อมหรือการปลูก ญี่ปุ่นมีจำนวนมากที่สุด (198) รองลงมาคือสหรัฐอเมริกา (165 ไม่รวมเหตุการณ์ "ซ้อน") แคนาดา (146) เม็กซิโก (131) เกาหลีใต้ (103) ออสเตรเลีย (93) นิวซีแลนด์ (83) สหภาพยุโรป (71 รวมการอนุมัติที่หมดอายุหรืออยู่ระหว่างกระบวนการต่ออายุ) ฟิลิปปินส์ (68) ไต้หวัน (65) และโคลอมเบีย (59), จีน (55) และแอฟริกาใต้ (52) ข้าวโพดมีจำนวนมากที่สุด (130 เหตุการณ์ใน 27 ประเทศ) ตามด้วยฝ้าย (49 เหตุการณ์ใน 22 ประเทศ) มันฝรั่ง (31 เหตุการณ์ใน 10 ประเทศ) คาโนลา (30 เหตุการณ์ใน 12 ประเทศ) และถั่วเหลือง (27 เหตุการณ์ใน 26 ประเทศ) ^{[ 1 ]}

การดัดแปลงพันธุกรรมโดยตรงเป็นประเด็นถกเถียงมาตั้งแต่เริ่มนำมาใช้ ความขัดแย้งส่วนใหญ่ แต่ไม่ใช่ทั้งหมด เกี่ยวข้องกับอาหารดัดแปลงพันธุกรรมมากกว่าพืชผลโดยตรง อาหารดัดแปลงพันธุกรรมเป็นหัวข้อของการประท้วง การทำลายทรัพย์สิน การลงประชามติ กฎหมาย การดำเนินคดีในศาล^{[ 266 ]}และข้อพิพาททางวิทยาศาสตร์ ความขัดแย้งเหล่านี้เกี่ยวข้องกับผู้บริโภค บริษัทเทคโนโลยีชีวภาพ หน่วยงานกำกับดูแลของรัฐบาล องค์กรที่ไม่ใช่ภาครัฐ และนักวิทยาศาสตร์

ฝ่ายตรงข้ามคัดค้านพืชดัดแปลงพันธุกรรมด้วยเหตุผลหลายประการ รวมถึงผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ความปลอดภัยของอาหาร ความจำเป็นของพืชดัดแปลงพันธุกรรมในการแก้ไขปัญหาความต้องการอาหาร การเข้าถึงพืชดัดแปลงพันธุกรรมได้เพียงพอสำหรับเกษตรกรในประเทศกำลังพัฒนาหรือไม่^{[ 267 ]}ความกังวลเกี่ยวกับการบังคับใช้ กฎหมาย ทรัพย์สินทางปัญญา กับพืช และเหตุผลทางศาสนา^{[ 268 ]}ประเด็นรองลงมา ได้แก่ การติดฉลาก พฤติกรรมของหน่วยงานกำกับดูแลของรัฐบาล ผลกระทบจากการใช้ยาฆ่าแมลง และความทนทานต่อยาฆ่าแมลง

ข้อกังวลด้านสิ่งแวดล้อมที่สำคัญเกี่ยวกับการใช้พืชดัดแปลงพันธุกรรมคือความเป็นไปได้ในการผสมข้ามพันธุ์กับพืชที่เกี่ยวข้อง ซึ่งจะทำให้พืชเหล่านั้นได้เปรียบเหนือพันธุ์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ตัวอย่างหนึ่งคือข้าวที่ต้านทานไกลโฟเสตซึ่งผสมข้ามพันธุ์กับญาติที่เป็นวัชพืช ทำให้วัชพืชได้เปรียบในการแข่งขัน ลูกผสมที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมมีอัตราการสังเคราะห์แสงสูงกว่า มีหน่อและดอกมากกว่า และมีเมล็ดมากกว่าลูกผสมที่ไม่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรม^{[ 269 ]}สิ่งนี้แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของความเสียหายต่อระบบนิเวศจากการใช้พืชดัดแปลงพันธุกรรม

บทบาทของการขโมยทรัพยากรชีวภาพในการพัฒนาพืชดัดแปลงพันธุกรรมก็อาจเป็นปัญหาได้เช่นกัน เนื่องจากประเทศที่พัฒนาแล้วได้รับผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจจากการใช้ทรัพยากรพันธุกรรมของประเทศกำลังพัฒนา ในศตวรรษที่ 20 สถาบันวิจัยข้าวระหว่างประเทศได้จัดทำแคตตาล็อกจีโนมของข้าวเกือบ 80,000 สายพันธุ์จากฟาร์มในเอเชีย ซึ่งต่อมาได้ถูกนำมาใช้สร้างข้าวสายพันธุ์ใหม่ที่ให้ผลผลิตสูงขึ้น สายพันธุ์ใหม่เหล่านี้สร้างผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจเกือบ 655 ล้านดอลลาร์สหรัฐให้กับออสเตรเลีย สหรัฐอเมริกา แคนาดา และนิวซีแลนด์ทุกปี^{[ 270 ]}

มีฉันทามติทางวิทยาศาสตร์^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}ว่าอาหารที่ได้จากพืชดัดแปลงพันธุกรรมในปัจจุบันไม่ได้ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพของมนุษย์มากกว่าอาหารทั่วไป^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]}แต่จำเป็นต้องมีการทดสอบอาหารดัดแปลงพันธุกรรมแต่ละชนิดเป็นรายกรณี ก่อนที่จะนำมาใช้^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]}อย่างไรก็ตาม ประชาชนทั่วไปมีแนวโน้มที่จะมองว่าอาหารดัดแปลงพันธุกรรมปลอดภัยน้อยกว่านักวิทยาศาสตร์^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]}สถานะทางกฎหมายและข้อบังคับของอาหารดัดแปลงพันธุกรรมแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศ บางประเทศห้ามหรือจำกัดอาหารดัดแปลงพันธุกรรม ในขณะที่บางประเทศอนุญาตให้ใช้ได้โดยมีข้อกำหนดที่แตกต่างกันอย่างมาก^{[ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]}

ไม่มีรายงานผลกระทบที่เป็นอันตรายจากอาหารดัดแปลงพันธุกรรมในประชากรมนุษย์^{[ 271 ] [ 272 ] [ 273 ]} การติดฉลากพืชดัดแปลงพันธุกรรมเป็นสิ่งจำเป็นในหลายประเทศ แม้ว่า สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาของสหรัฐอเมริกาจะไม่บังคับใช้ และไม่ได้แยกแยะระหว่างอาหารดัดแปลงพันธุกรรมที่ได้รับการอนุมัติและอาหารที่ไม่ใช่ดัดแปลงพันธุกรรม^{[ 274 ]}สหรัฐอเมริกาได้ออกกฎหมายที่กำหนดให้มีการออกระเบียบการติดฉลากภายในเดือนกรกฎาคม 2561 โดยอนุญาตให้เปิดเผยข้อมูลทางอ้อม เช่น หมายเลขโทรศัพท์ บาร์โค้ด หรือเว็บไซต์^{[ 275 ]}

กลุ่มสนับสนุนต่างๆ เช่นCenter for Food Safety , Union of Concerned ScientistsและGreenpeaceอ้างว่าความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับอาหารดัดแปลงพันธุกรรมยังไม่ได้รับการตรวจสอบและจัดการอย่างเพียงพอ พืชดัดแปลงพันธุกรรมยังไม่ได้รับการทดสอบอย่างเพียงพอและควรติดฉลาก และหน่วยงานกำกับดูแลและองค์กรทางวิทยาศาสตร์มีความเชื่อมโยงกับอุตสาหกรรมมากเกินไป การศึกษาบางชิ้นอ้างว่าพืชดัดแปลงพันธุกรรมอาจก่อให้เกิดอันตรายได้^{[ 276 ] [ 277 ]}การทบทวนในปี 2016 ที่วิเคราะห์ข้อมูลจากการศึกษาทั้งหกชิ้นนี้ใหม่ พบว่าวิธีการทางสถิติของพวกเขามีข้อบกพร่องและไม่ได้แสดงให้เห็นถึงอันตราย และกล่าวว่าข้อสรุปเกี่ยวกับความปลอดภัยของพืชดัดแปลงพันธุกรรมควรได้มาจาก "หลักฐานทั้งหมด ... แทนที่จะเป็นหลักฐานที่ไกลตัวจากงานวิจัยชิ้นเดียว" ^{[ 278 ]}

• ความมั่นคงทางอาหาร

• "ทะเบียนพืชดัดแปลงพันธุกรรมที่ได้รับอนุญาตจากสหภาพยุโรป "
• "การปรึกษาหารือด้านเทคโนโลยีชีวภาพเกี่ยวกับอาหารจากพืชดัดแปลงพันธุกรรม"เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 7 มีนาคม 2557
• "การลงทะเบียน PIP มาตรา 3 ปัจจุบันและที่เคยลงทะเบียนไว้ "{{cite web}}: CS1 maint: บริการเก็บถาวรที่เลิกใช้แล้ว ( ลิงก์ )