Modyfikowane genetycznie są głównie rośliny mające duże znaczenie gospodarcze, zmiana genomu ma na celu nadanie im pożądanych przez człowieka cech, tj. większa trwałość, odporność na szkodniki, wirusy i grzyby, herbicydy (środki ochrony roślin), podniesienie ich cech jakościowych, np. lepszego smaku. Modyfikuje się także rośliny ozdobne, które dzięki temu są trwalsze, mają intensywniejszy kolor. Zmodyfikowane genetycznie zostało większość roślin mających znaczenia dla człowieka.

Modyfikacje roślin - typy

1. Odporność na herbicydy - chemiczne środki ochrony roślin, środki chwastobójcze.

Są to najpowszechniejsze modyfikacje roślin. Nadanie odporność rośliny na działanie herbicydu pozwala na niego stosowanie, bez obawy o zniszczenia uprawianej rośliny. Modyfikowana roślina posiadają albo zupełnie nowe, albo dodatkowe kopie obecnego już w niej genu, który odpowiedzialny jest za wytwarzanie enzymów rozkładających herbicydy. Roślina mogąca rozkładać herbicydy staje się na nie odporna. Modyfikacja ta jest jedną z najczęściej stosowanych, tak zmodyfikowano już bardzo wiele roślin: soję (najczęściej uprawiana roślina transgeniczna), kukurydzę, rzepak, tytoń, pomidory.

Najczęściej nadawana jest odporność na herbicyd RoundUp Ready (glifosat). Herbicyd ten hamuje działanie syntazy EPSPS - enzymu który bierze udział w syntezie aminokwasów aromatycznych. Modyfikacja dająca oporność na RoundUp zostaje uzyskana albo poprzez wprowadzenie do rośliny genu kodującego syntazę EPSPS nie wrażliwą na herbicyd, albo poprzez wprowadzenie genu odpowiedzialnego za powstanie enzymu GOX (oksydoreduktazy glifosatu), który rozkłada aktywny składnik RoundUp - glifosat.

Często koncerny biotechnologiczne oferują jednocześnie herbicydy z roślinami modyfikowanymi genetycznie odpornymi na nie.

2. Odporność na choroby powodowane przez grzyby, wirusy, bakterie.

Odporność na choroby grzybowe i bakteryjne uzyskuje się poprzez wprowadzenie transgenu kodującego enzymy - hitynaza, glukanaza, które niszczą ich ścianę komórkową. Inny transformowany gen, koduje osmotynę - białko wiążące się z błoną komórkową powodując jej zniszczenie. Odporność na wirusy uzyskuje się poprzez wprowadzenie do rośliny genów białek płaszcza (kapsydu) danego wirusa, a także jego enzymów: replikazy, proteazy - pojawienie się tych białek powoduje to, iż późniejsza infekcja tym wirusem jest znacznie słabsza lub skutki choroby pojawiają się z dużym opóźnieniem. Przykładem może być tytoń odporny na wirusa mozaiki tytoniowej (TMV), ogórka na wirusa mozaiki ogórka, kalafiora na wirusa mozaiki kalafiora.

3. Odporność na owady - szkodniki.

Gen odpowiedzialny za taką odporność - gen Bt - uzyskuje się z bakterii glebowej Bacillus thuringensis. Gen ten koduje specyficzne białko - Cry - które jest toksyczne dla owadów. Szkodnik po zjedzeniu komórek rośliny umiera. Białko uzyskuje swoją toksyczność tylko wewnątrz przewodu pokarmowego określonych gatunków szkodników, nie jest toksyczne dla innych organizmów - np. człowieka. Pierwsza uprawianą rośliną Bt był ziemniak odporny na stonkę, inne to bawełna, kapusta, pomidory, oraz przede wszystkim kukurydza - kukurydza Bt (MON 810).

4. Odporność na niekorzystne warunki środowiska.

Czyli na mróz, wysoką temperaturę, suszę, i zasolenie gleby, nadmiar promieniowania - umożliwia uprawę rośliny na terenach dotychczas niekorzystnych dla nich. Także uzyskuje się rośliny odporne na zanieczyszczenia środowiska, głównie szkodliwe metale w glebie. Tworzy się także rośliny zdolne do akumulacji metali ciężkich - dzięki temu pobierając je z gleby oczyszczają środowisko, np. gorczyca.

5. Poprawa cech jakościowych oraz użytkowych roślin.

Są to m.in. modyfikacje powodujące opóźnienie dojrzewania (zwiększenie trwałości) - poprzez wprowadzeni dodatkowych genów PG - kodującego poligalakuronazę - ale w pozycji antysensownej. Modyfikacja taka uniemożliwiała powstanie tych enzymów (rozkładających ścianę komórkową), przez co warzywa i owoce dłużej pozostawały świeże, co ma duże znaczenie głównie w transporcie. Pomidor z tą modyfikacją był pierwszym GMO wprowadzonym do sprzedaży.

Zwiększenie zawartości suchej masy poprzez wzrost syntezy skrobi - pomidory, stworzenie transgenicznego ryżu (z genami żonkila), który charakteryzuje się zwiększoną produkcją beta-karotenu, prekursora witaminy A - powoduje to też żółte zabarwienie nasion - “złoty ryż”, pszenica o zwiększonej zawartością glutenu - co poprawia cechy mąki uzyskiwanej z takich ziaren.

Modyfikacje roślin ozdobnych, które dzięki temu mają intensywniejszą barwę (nadprodukcja karotenoidów), zmiana tekstury zabarwienia - nowe kolory, lepszy zapach. Inne to wprowadzenie genów odpowiedzialnych za produkcję białek odżywczych, większej zawartości mikroelementów, usuwanie substancji alergennych, a także nadające lepszy smak i intensywniejszy aromat - kawa.

Także krzewy kawowe zostały zmienione w taki sposób, że zebrana z nich kawa zawiera do 70% kofeiny mniej niż normalnie.

Polskim akcentem jest modyfikowana sałata produkująca szczepionkę na zapalenie wątroby typu B - została ona opracowana przez naukowców z Instytutu Chemii Bioorganicznej PAN w Poznaniu pod kierownictwem prof. Legockiego - jest to przykład wykorzystania rośliny jako bioreaktora. W ten sposób można uzyskiwać także inne białka, enzymy, antybiotyki.

Rośliny transgeniczne (modyfikowane genetycznie) – przykłady:

Kukurydza

• odporność na owady - wszczepiony został gen odpowiedzialny za wytwarzanie białka, które zjadane przez owada niszczy jego przewód pokarmowy co doprowadza do śmierci. Białko to “działa” tylko w organizmach niektórych, ściśle określonych gatunków owadów-szkodników, nie jest aktywne np. u człowieka.
• wytwarzanie substancji używanych do wyrobu leków lub szczepionek.

Ziemniaki

• wzrost zawartości skrobi, ponadto odmiany składające się wyłącznie z amylopektyny - u odmian tradycyjnych 20% skrobi to amyloza, którą usuwa się z ziemniaków przemysłowych co podnosi koszty,
• odporność na herbicydy, stonkę ziemniaczaną, wirusy,
• “słodkie ziemniaki” - wprowadzenie genu odpowiedzialnego za wytwarzanie słodkiego białka - taumatyny,
• odporność na ciemnienie po uderzeniowe - większa trwałość,
• mała zawartość glikoalkaloidów - substancji szkodliwych na człowieka, występujących w surowych ziemniakach.

Pomidory

• spowolnienie dojrzewania, większa trwałość,
• większa zawartość suchej masy,
• poprawa smaku,
• intensywniejsza barwa, cieńsza skórka.

Truskawki

• wyższa słodkość owoców,
• spowolnienie dojrzewania,
• odporność na mróz.

Soja

• odporność na środki ochrony roślin - hrebicydy,
• odporność na wirusy, herbicydy, szkodniki,
• obniżona zawartość kwasu palmitynowego.

Rzepak

• odporność na herbicydy,
• zmniejszona zawartość nienasyconych kwasów tłuszczowych,
• większa zawartość kwasu lauronowego.

Buraki cukrowe

• odporność na herbicydy i szkodniki,
• dłuższy okres przechowywania bez strat w zawartości cukru.

Ryż

• zwiększona produkcja beta-karotenu, prekursora witaminy A - wszczepione został geny pochodzące z żonkila, modyfikacja w zamierzeniu miała rozwiązać problem braku witaminy A u dzieci w Azji Wschodniej.

Sałata

• produkująca szczepionkę na zapalenie wątroby typu B - można się szczepić jedząc sałatę - została ona opracowana przez naukowców z Instytutu Chemii Bioorganicznej PAN w Poznaniu pod kierownictwem prof. Legockiego.

Bawełna

• odporność na herbicydy i szkodniki.

Pszenica

• zwiększenie zawartości glutenu - lepsza mąka.

Dynia

• odporność na grzyby

Winogron

• odmiany bezpestkowe.

Banany

• odporność na wirusy i grzyby - zakażają się poprzez uszkodzenia w transporcie.

Kapusta

• odporność na szkodniki, mniejsze wymiary główek.

Seler

• zwiększona kruchliwość.