现代生物技术导论ppt课件
现代生物技术ppt课件
可再生、低碳排放、资 源丰富等。
THANKS.
农业废弃物的生物处理技术 利用微生物的分解作用将农业废弃物转化为有机肥料或生 物能源。
农业废弃物生物处理的优点 减少环境污染、提高资源利用率、促进农业可持续发展等。
生物技术在工业领域
08
的应用
生物催化与生物转化
生物催化剂
利用酶或微生物细胞作为催化剂,加速化学反应的 速度,提高产物的纯度和收率。
生物转化
通过培养转化后的受体细胞,诱导目的基因 的表达,并对表达产物进行检测和分析。
基因工程的应用实例
转基因作物
通过基因工程技术将外源基因导 入作物中,使其具有抗虫、抗病、
抗除草剂等优良性状。
基因治疗
利用基因工程技术将正常基因导 入患者体内,以替代或修复缺陷 基因,达到治疗遗传性疾病的目 的。
生物制药
利用基因工程技术生产重组蛋白 药物、抗体药物等生物药物,用 于治疗癌症、自身免疫性疾病等。
固定化方法
物理吸附、化学交联、包埋法等。
酶的性质与催化机制
01
02
03
酶的性质
高效性、专一性、可调节 性、不稳定性等。
催化机制
酶通过降低反应的活化能, 加速反应的进行。
酶的结构与功能
酶的活性中心、辅因子、 别构效应等。
酶工程的应用实例
工业应用 洗涤剂、食品加工、皮革加工等。
医药应用 药物合成、疾病诊断、基因工程等。
氨基酸的生产
以谷氨酸为例,阐述发酵法生产氨基酸的原 理、工艺及应用。
酶制剂的生产
以淀粉酶为例,介绍利用发酵工程生产酶制 剂的方法、应用领域及市场现状。
酶工程
05
酶的分离纯化与固定化
《现代生物技术》初中生物公开课PPT课件
❖ 5.身份和社会权利难以分辨。假弊如有一天,突然有20个儿子
来分你的财产,他们的指纹、基因都一样,该咋办?是不是要 像汽车挂牌照一样在他们额头上刻上克隆人川A0001、克隆人 川A0002之类的标记才能识别。 ❖ 6.可能支持克隆人的人有一个观点:解决无法生育的问题。 但一个没有生育能力的人克隆的下一代还会没有生育能力。
“肉”土豆 蓝玫瑰
科学家们利用转基因技术在制药、 遗传病诊治、农业、环境保护这4个方 面是如何开发利用的?取得了哪些成 就?(参照课本72页)
克隆技术
阅读教材73—74页的内容,完成导学案 (时间:5分钟)
合作探究二
克隆技术的成功实例
1996年7月5日世界第一头体细胞 克隆动物绵羊“多莉”诞生了,说明 动物细胞与植物细胞一样具有全能性, 标志着克隆研究取得新的进展和重大 突破。1997年2月公布于世之后,它成 了世界上最著名的绵羊。
❖ 9. 根据信息克隆生物有早衰性,"多利"也是,因而已逝世. ❖ 10. 生命不再宝贵!!! ❖ 11. 克隆的坏处:对伦理学界来说,克隆人行为关涉到一个很
严重的伦理问题,因为它侵犯了伦理学的基本原则,比如不伤 害原则,自主原则,平等原则等等。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
谢谢!
转基因抗冻番茄
美洲拟蝴蝶鱼 提取 抗冻基因 转入 普通番茄 转基因抗冻番茄
❖ 3.哲学层面,通过克隆技术实现人的自我复制和自我再现之后, 可能导致人的身心关系的紊乱。人的不可重复性和不可替代性的 个性规定因大量复制而丧失了唯一性,丧失了自我及其个性特征 的自然基础和生物学前提。
❖ 4.血缘生育构成了社会结构和社会关系。为什么不同的国家、 不同的种族几乎都反对克隆人,原因就是这是另一种生育模式, 现在单亲家庭子女教育问题备受关注,就是关注一个情感培育问 题,人的成长是在两性繁殖、双亲抚育的状态下完成的,几千年 来一直如此,克隆人的出现,社会该如何应对,克隆人与被克隆 人的关系到底该是什么呢?
现代生物技术 ppt课件
④ 有目的产品: 目的产品有三新特 征: 新遗传功能、新遗传性状、新 物种。要有合乎人类所需的工业、 农业、医疗和食品产品。
⑤ 高新技术起重要作用。
二. 生物技术的产生与发展
生物技术的发展两个阶段 传统生物技术 现代生物技术两个阶段。
1. 传统生物技术
传统生物技术的发展(经典+近代) • 1 000多年前, 当人类用发方法制备酒、醋、
产业, 处分子水平、新技术前沿。
❖ 高综合:跨学科专业, 位多学科发展的交叉点上,
涉及的行业多、范围广。
❖ 高投入, 与其他技术比较, 在资金、人员、设备、
试剂及研发上投资大。
❖ 高竞争,各国、各行业、个单位之间,在技术、
时效性、知识及人才上竞争激烈。
❖ 高风险,上述原因造成一定风险,加上
技术风险带来高风险。
2. 现代生物技术
自1953年起,分子遗传学的兴起与发展,
DNA转移和重组工程 有性繁殖,转基因技术:
细胞工程 转基因药物 转基因动植物 无性繁殖,克隆技术
特别是DNA重组技术可以
改变生物的遗传性状, 使分离高产量的工程菌变的容易, 简化了生产过程;
扩大了反应器范围, 从发酵罐发展到细胞、植物及动物个 体天然生物反应器。
酱及食品等, 此时主要是生物技术的经验 阶段。 • 19世纪人们才有意识地大规模利用酵母发 酵,并形成产业。 • 20世纪初,提出了生物技术这一概念。
• 1928年,青霉素的发现使生物技术 从 单纯的食品、饲料制备扩展到抗生素产品, 该产业至今长盛不衰。
• 20世纪 50年代和60年代,生物技术增 添了氨基酸发酵和酶制剂工业新成员。
❖ 21世纪是生物生命世纪,生物技术将成为 21世纪高技术革命的核心内容。
现代生物学导论
现代生物学研究 领域:基因组学、 蛋白质组学、生 态学等多元化发 展
生物学的分类和领域
分类:动物学、植物学、微生 物学等
领域:分子生物学、细胞生物 学、生态学等
交叉学科:生物化学物理地质 材料科学等
应用领域:医学、农业、工业 等
生命的物质基础
第三章
组成生物体的化学元素
生命的基本元 素包括碳、氢、
生物进化的机制:自然选择、突变、基因重组等
生物进化的意义:揭示生命起源和演化的奥秘,指导人类对自然和生命 的认识和保护
物种的形成和演化
物种的形成:生物进化论认为物种是通过自然选择和遗传变异逐渐演化而来的。 演化的证据:化石记录、生物地理学、胚胎发育的相似性等提供了生物进化的证据。 演化的机制:遗传突变、基因重组和自然选择是推动物种演化的主要机制。 演化的方向:适应环境是物种演化的方向,适应环境的物种能够更好地生存和繁衍后代。
生物大分子和细胞结构的研究对于医学、农业、工业等领域的发展和应用具有重要意义。
细胞的能量代谢和物质循环
细胞通过呼吸作用产生能量,为生命活动提供动力
物质循环是生物体与外界环境之间进行物质交换的过程
细胞内的物质循环与能量代谢密切相关,共同维持细胞正常生理功能 细胞内的能量代谢和物质循环是相互依存、相互制约的过程,共同构成 生命活动的核心环节
遗传和基因
第四章
遗传物质的本质和作用
遗传物质是DNA, 具有携带生物遗传 信息的功能
DNA通过复制将 遗传信息传递给下 一代
DNA上的基因通 过表达蛋白质来发 挥其作用,控制生 物体的性状
遗传物质的研究对 于理解生物进化、 疾病诊断和治疗等 方面具有重要意义
基因的复制、表达和调控
基因复制:DNA的复制过程,确保遗传信息的传递 基因表达:转录和翻译的过程,将基因信息转化为蛋白质 基因调控:表观遗传学、转录因子等对基因表达的调控方式 基因突变与疾病:基因突变如何影响人类健康和疾病的发生
现代生物技术导论
3、墨西哥玉米基因污染事件
2001年发现的一种墨西哥玉米基因污染的问题是 比较重要的。还有《自然》2001年曾经发表文章, 关于墨西哥玉米遭到转基因玉米污染的事件。墨西 哥本身不种植转基因的玉米,而且有法规规定不允 许种植,但是它进口美国的转基因玉米用做饲料。 结果可能是有些农民拿转基因玉米去种,种完之后 就污染了当地的玉米。墨西哥是玉米的原产地。如 果玉米原产地的遗传多样性受到污染,本地的玉米 遗传结构受到破坏,产生的污染问题是很严重的。 这件事对中国也有很大的启示。中国现在进口转基 因大豆,而中国是大豆的原产地,很有可能转基因 的大豆会对中国当地原产的大豆,发生遗传污染。
1、转基因育种技术
Transformed foreign genes into plants mediated by agrobacterium
• 转基因作物种类: 主要为大豆、玉米、棉花和油菜等, 以转基因大豆面积最大。
The first GM tomato (Flavor savor) in 1994
基 因 生
菜
6. 其他: 如改变作物授粉特性,养
含
份吸收甚至改善环境污染等
铁
(phytoremediation).
量
高
(
日
本)
转基因西红柿
散发柠檬香味和玫瑰芳香的转基因西红柿
由中国农科院生物工程中心开发的Bt棉对棉铃虫有显著的抗性。与对照相 比减少农药用量80%,并减少用工150个/hm2,以上两者可使每公顷节省 1500元,Bt转基因棉种深受棉农的欢迎
1 不能确定转基因和非转基因马铃薯的化学成份有差异 2 饲喂转基因土豆的大鼠未补充蛋白质以防止饥饿 3 动物数量少,喂几种不同的食物,且都不是大鼠的标准食物,很少统计意义 4 试验设计差,未作双盲测定 5 统计方法不当 6 试验结果无一致性
现代生物技术PPT课件2 北师大版
超级石油细菌
二、克隆技术
阅读课本P130,了解什么是克隆技术 观看视频资料“克隆技术”
A羊
组合细胞、培养 植入C羊子宫
B羊
从乳腺细胞取 出细胞核
C羊
将卵细胞除去 细胞核
多莉
交流讨论
自第一种转基因生物问世,人类有关转 基因技术和转基因食品的争论就从未停 止。对转基因技术的主要担心有:含有 抗虫害基因的食品是否会威胁人类健康; 转基因产品对环境的影响;转基因产品 是否会破坏生物多样性等等。 克隆人问题也引起了伦理之争 你对这些问题的看法是怎样的呢?
你见过这些会发光的生物吗?
第二节 现代生物技术
一、转基因技术
转基因技术是指利用分子生物学技术,将 某些生物的基因转移到其它物种中,改造 生物的遗传物质,使遗传物质得到改造的 生物在性状、营养和消费品质等方面向人 类需要的目标转变。
1、转基因技术与农业
世界上第一种转基因植物是一种含有抗生素药类 抗体的烟草,1983年培育成功。世界上第一种转 基因食品是1993年投放美国市场的转基因晚熟西 红柿。 目前,美国是世界上转基因作物种植最广泛的国 家,种植面积占全球转基因作物种植面积的66%。 美国国内约80%的大豆、75%的棉花和40%的玉 米都是转基因作物。与美国相反,欧盟对转基因 的态度就保守了许多。欧盟允许种植的转基因作 物只有大豆、玉米和油菜等,种植面积仅占世界 转基因作物面积的0.3%。
2、转基因技术与制药
胰岛素 生长素 干扰素 凝血因子
Campbell (1990) Biology, p. 351
3、转基因技术与遗传病诊治
血友病为遗传缺陷 腺病毒 adenovirus
现代生物技术导论-发酵工程
发酵工艺
• 发酵工艺流程 • 发酵工艺主要组成部分 • 微生物生长得数学模型
发 酵 工 艺 流 程
发酵工艺组成部分
培养基制备 ↓
“种子”培养→发酵罐→产物的提取精 制 ↑
无菌空气
微生物的营养
• 元素水平:C H O N P S Cl K… • 化合物水平 C:糖,脂,有机酸,醇,烃等 N:氨基酸,蛋白质,尿素等 O:溶解氧 P,S,Cl,K等:主要来自含该元素的无机盐.
积累赖氨酸的菌株特性
• 通过基因突变使酶3失 去活性,切断向苏氨酸 方向的代谢流
• 在培养液中加入限制量 的高丝氨酸(或苏氨酸 和蛋氨酸)
细胞膜通透性的改造
用能积累谷氨酸菌株做如下实验: • 生物素充足时,细胞内含大量谷氨酸,但培养液
里几乎不含谷氨酸. • 用溶菌酶消化细胞壁得到的原生质体仍不分泌
用
人 们 心 中 的 巴 斯 德
免疫学——预防接种 首次制成狂犬疫苗
近代发酵—纯培养技术的建立
• 布雷费尔德 (Brefeld)于1872年创立 了霉菌纯培养技术.
• 丹麦科学家汉逊(Hansen)1878年创 立了酵母纯培养技术
• 德国科学家科赫 (Robert Koch,18431910)于1881年创立了细菌纯培养技 术.
• C6H12O6+ 0.55NH3 + 2.39O2 → • 3.42CH1.92O0.61N0.16 + 2.58CO2 + 3.54H2O
微生物生长的数学模型
假设发酵微生物是细菌(分裂方式为一 分为二) ,发酵刚开始细胞浓度为X0, 在一小时内有部分细胞分裂.设分裂 细胞的分率为 µ,1h分裂的细胞数为 µX0.
《现代生物技术》课件
细胞工程的主要技术
细胞培养技术
通过体外培养细胞,实 现细胞的增殖、分化、
融合等操作。
细胞融合技术
将不同物种或同种不同 品系的细胞融合,以获 得具有新表型的杂种细
胞。
基因转移技术
将外源基因导入细胞, 实现基因的过表达、基 因敲除或基因修饰等操
有机酸的生产
氨基酸的生产
利用某些微生物发酵生产柠檬酸、乳酸等 有机酸,用于食品、医药和化工等领域。
利用微生物发酵法生产氨基酸,如谷氨酸 、赖氨酸等,用于食品、饲料和制药等领 域。
05
蛋白质工程
蛋白质工程的基本原理
蛋白质的结构与功能关系
蛋白质的结构决定了其功能,通过改变蛋白质的结构可以实现对其功能的调控 。
蛋白质的合成与表达
利用基因工程技术,将目的基因导入受体细胞,实现蛋白质的合成与表达。
蛋白质工程的主要技术
基因突变技术
通过基因突变技术,改变蛋白质的氨基酸序列,从而改变其结构 和功能。
蛋白质定向进化技术
通过模拟自然进化过程,对蛋白质进行定向进化,提高其性能或产 生新的功能。
蛋白质表达技术
利用基因工程技术,将目的基因导入受体细胞,实现蛋白质的合成 与表达。
合成生物学
02
通过设计和构建人工生物系统,实现新功能或优化现有功能,
为解决能源、环境等问题提供新思路。
细胞疗法
03
利用患者自身细胞进行疾病治疗,具有个性化、低副作用等优
势,是未来医疗领域的重要发展方向。
现代生物技术的社会影响与伦理问题
社会影响
现代生物技术的发展将改变农业生产方式、提高医疗水平和生活质量,但也可能 导致就业结构调整、基因歧视等问题。
现代生物技术导论
现代生物技术导论第一章绪论1.1 生命与生命科学生命及其过程特征生命系统的等级结构生命科学的地位地球生物:100多万种动物,40多万种植物,10多万种微生物,多种多样,形态各异,种类繁多,数量巨大,目前估计约500-5000万个物种。
对生命的思考是人类理性思维中最富有挑战性,最有吸引力的问题之一。
如:什么是生命?什么时候开始形成生命?生命是如何形成的?生命世界又何以如此千姿百态?1.1.1 生命及其过程特征机械论:有机体不是别的,只是机械装置,其运动可用力学、物理学和化学定律来解释。
活力论:生物有机体中的一些过程并不遵从化学和物理学定律。
生物学家是唯物论者,但不接受17世纪的机械论。
把生命归结为物质/东西似乎太简单,且不尽合乎人理性。
此外,生命还具有其社会属性。
热力学第二定律对生命的描述:生命是一个不断与外界进行物质和能量交换的开放系统,其演化过程总是朝着熵减少的方向进行,一旦负熵的增加趋近于零,生命将趋向终结,走向死亡。
生物物理学三要素——物质、能量、信息:在生物体的整个运动过程中,贯穿了物质、能量、信息三者的变化、协调和统一。
生物学角度:生命是由核酸和蛋白质等物质组成的多分子、多层次的复杂体系,具有不断自我更新(生长发育)、繁殖后代以及对外界产生应答的能力,是一种过程,是一种现象。
生命的过程特征1、生长与发育2、新陈代谢与应激适应性3、繁殖与遗传4、严整有序的结构与自我平衡调节5、化学成分的同一性与凸现性6、社会性与多样性7、性质属性生命通过繁殖而延续,DNA是生物遗传的基本物质。
化学成分的同一性与凸现性:组成人体的元素约20多种,核酸由5种核苷酸组成,各种生物的遗传密码是统一的,翻译后生成由20种氨基酸组成的蛋白质。
虽然单个化学成分组成了生物体,但不是简单的相加和综合,而是具有凸现性,即表现出单个组分所没有的性质。
社会性与多样性:没有一种生命是只由一个个体组成的,因此生命表现出群居的社会性。
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科学家培育出了一种能预防霍乱的苜蓿植物。用这种苜蓿来喂小白鼠,能使小 白鼠的抗病能力大大增强。而且这种霍乱抗原,能经受胃酸的腐蚀而不被破坏, 并能激发人体对霍乱的免疫能力。 .
二、世界转基因作物种植与发展
• 1983年世界上第一例转基因植物——
转
一种含有抗生素药类抗体的烟草在美
基
国成功培植。
因
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转基因甜椒
转基因辣椒可在冬 季生长(以色列)
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牛体内转入了人的基因,牛长大后产生的牛乳中含有基因药物,提取后可用于人类病 症的治疗。在猪的基因组中转入人的生长素基因,猪的生长速度增加了一倍,猪肉质 量大大提高,现在这样的猪肉已在澳大利亚被请上了餐桌。
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生产奶酪的凝乳酶,以往只能从杀死的小牛的胃中才能 取出,现在利用转基因微生物已能够使凝乳酶在体外大 量产生,避免了小牛的无辜死亡,也降低了生产成本。
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全球转基因植物生态效益、经济效益十分显著
• 1996至2007年,全球转基因作物的累计收益高达440亿美元,其中发展中 国家220亿美元,发达国家220亿美元,累计减少使用杀虫剂有效成分35.9 万吨。2008年,全球共有55个国家批准了24种转基因作物进入市场销售, 市场价值达到75亿美元。其中,发达国家57亿美元,发展中国家18亿美 元。
• 1993年:世界上第一种转基因食品——
烟 草
转基因晚熟西红柿正式投放美国市场
• 1996年:世界转基因作物种植总面积仅
为170万公顷
• 2002年:全球转基因农作物种植面积已
贮
存
扩大到5870万公顷。
保
• 迄今,全世界已有近50个国家和地区开
鲜 番
展转基因作物种植实验,有16个国家
茄
的近600万农民以种植转基因作物为主。 .
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转基因食品
(Genetically Modified Foods,GMF): 是利用转基因技术,将某些生物的基因
转移到其他物种中去,改造生物的遗传物质, 使其在形状、营养品质、消费品质等方面 向人们所需要的目标转变。以转基因生物 为直接食品或为原料加工生产的食品 就是“转基因食品”。
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一、转基因技术发展是一场技术革命
基 因 生
菜
6. 其他: 如改变作物授粉特性,养
含
份吸收甚至改善环境污染等
铁
(phytoremediation).
量
高
(
日
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本)
转基因西红柿
散发柠檬香味和玫瑰芳香的转基因西红柿
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由中国农科院生物工程中心开发的Bt棉对棉铃虫有显著的抗性。与对照相 比减少农药用量80%,并减少用工150个/hm2,以上两者可使每公顷节省 1500元,Bt转基因棉种深受棉农的欢迎
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1、转基因育种技术
Transformed foreign genes into plants mediated by agrobacterium
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• 转基因作物种类: 主要为大豆、玉米、棉花和油菜等, 以转基因大豆面积最大。
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The first GM tomato (Flavor savor) in 1994
-----于1994年第一个转基因西红柿(味香精)
.
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2、转基因育种内容
1.增产型(增加作物对环境的抵抗性): 如耐除草剂抗病虫害,抗逆境而达 到增产效果.
2. 营养型(增进作物之营养成分): 如黃 金米,含高铁蛋白食米.
3. 控熟型 (控制作物之发育):提早或延 迟果实之成熟,减缓老化,如flavar
.
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转基因产品国际贸易势不可挡
GMC 出口量
GMC 出口额
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• 国际农业生物技术应用服务组织(ISAAA)日前发布的全球转基因作物育种
产业发展最新统计数据显示,2009年全球有25个国家商业化种植转基因
作物,包括玉米、大豆、棉花、油菜等24种转基因作物种植面积继续快
速增长,总面积已达1.34亿公顷,较产业化初始的1996年增长近79倍。
现代生物技术导论
学院:数理与生物工程学院 专业: 生物技术 班级: 生技2012 姓名: 戴广友 学号:1268149122 日期:2013年11月16日
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因生物技术的发展而诞生 因生物技术的发展也备受争议 它是那么的神秘而离我们很遥远 又是因各国政策的改变而离我们越来越近 它是那么的年轻像刚刚着地的娃娃,朴实纯真 又像已存在千年妖怪暗藏凶机,才刚刚三十年 就吸引了全世界所有人的目光 让生物学家为之争论不休 人们说它是拥有可以毁灭人类威胁的恶魔 也认为它是可以改善我们生活的美丽的天使
总之我们面对它 就是一场“拿未来赌明天”的赌局 而我们也是那玩牌的人 赌注呢? 就是我们人类自己的生命 结果呢? 就需要时间和生. 物技术的发展来揭晓!
转 基 因
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转基因就是通过生物技术,将某个基因从生 物中分离出来,然后植入另一种生物体内, 从而创造一种新的人工生物。转基因技术就 是将人工分离和修饰过的基因导入到生物体 基因组中,由于导入基因的表达,引起生物 体的性状的可遗传的修饰,这一技术称之为 转基因技术,转基因就是通过生物技术实现 的。
savar番(改变作物代谢品质):
基
利于从事食品加工之需要,如
因
高淀粉之马铃薯,含高月桂酸
胡
之芥子油.
萝 卜
能
4. 保健型(开发植物化学工厂):
预
如口服疫苗(eddible vacine),
防
工业用生产酵素,及预防疾病
乙
之食物成分,如去咖啡因茶,降
肝
胆固醇大豆等.
转
5. 新品种: 改善原产品的品质、 质地、风味或颜色.
• 自从1983年第一株转 基因烟草获得以来, 至今已有120种植物转 基因获得成功。1996 年全球大面积种植, 并不断扩大。
• 25个国家种植了1.34亿公顷的转基因 作物,比2008年增长了7%。
• 美国最大,种植面积为6400万公顷; 其次是巴西,2140万;阿根廷,2130 万;印度,840万;加拿大,820万; 中国,370万;巴拉圭,220万;南非, 210万。