資源簡介

2.1植物細胞工程
【教學(xué)目標】
課程標準與本節(jié)相對應(yīng)的要求是：闡明植物組織是在一定條件下，將離體植物器官、組織和細胞在適宜的培養(yǎng)條件下誘導(dǎo)形成愈傷組織，并重新分化，最終形成完整植株的過程；概述植物體細胞雜交是將不同植物體細胞在一定條件下融合成雜合細胞，繼而培育成新植物體的技術(shù)。據(jù)此，結(jié)合教材內(nèi)容，確定本節(jié)教學(xué)目標：
1.概述植物組織培養(yǎng)的原理和過程
2.分析植物體細胞雜交的要點，闡明植物體細胞雜交技術(shù)的流程和概念
3.通過菊花組織培養(yǎng)的實驗操作，進一步掌握植物組織培養(yǎng)技術(shù)
【教學(xué)重難點】
1、教學(xué)重點
（1）植物組織培養(yǎng)的原理和過程
（2）植物體細胞雜交技術(shù)的原理
2、教學(xué)難點
（1）植物組織培養(yǎng)的實驗
【新課導(dǎo)入】
從社會中來：“其茅葺，其葉青青，猶綠衣郎，挺節(jié)獨立，可敬可慕。迨（dài）夫花開，凝晴滾露，萬態(tài)千妍，薰（xūn）風(fēng)自來，四坐芬郁，豈非入蘭室乎！豈非有國香乎！”這是我國歷史上第一部蘭譜——《金漳（zhānɡ）蘭譜》（宋·趙時庚）中對蘭花的一段描述。從古至今，我國人民都把蘭花看作高潔、典雅的象征，很多人喜歡養(yǎng)蘭花。但是，蘭花種子通常發(fā)育不全，在自然條件下萌發(fā)率極低；傳統(tǒng)分株繁殖的方法又存在繁殖周期長、繁殖率低等問題，如果靠自然繁殖，蘭花的價格可想而知了。如何能讓名貴的蘭花大量、快速地繁殖，從而走入尋常百姓家呢？
提示：植物組織培養(yǎng)技術(shù)
【新課講解】
（一）植物組織培養(yǎng)技術(shù)
教師活動：以菊花的組織培養(yǎng)實驗為例，利用課件介紹植物組織培養(yǎng)的概念和流程，并展示流程圖，讓學(xué)生加深植物組織培養(yǎng)的過程，促進他們理解和掌握相關(guān)概念。
根據(jù)實驗步驟一步一步講解，并提出相關(guān)問題引起學(xué)生思考。
外植體制備：什么是外植體？為什么外植體要消毒？怎么消毒？整個實驗過程為什么都要在無菌操作下完成？
培養(yǎng)愈傷組織：什么是愈傷組織？形態(tài)如何？怎么形成的？誘導(dǎo)愈傷組織需要什么條件？
愈傷組織再分化產(chǎn)生芽和根：再分化需要什么培養(yǎng)條件？植物激素的種類和比例對愈傷組織的分化結(jié)果有何影響？如何運用植物激素來誘導(dǎo)愈傷組織形成幼苗？
移栽試管苗
從整個實驗總結(jié)出植物細胞表現(xiàn)全能性需要哪些條件？
學(xué)生活動：通過閱讀課本和老師的講解，經(jīng)過分析和討論認識到，在一定的培養(yǎng)條件下，已經(jīng)分化的細胞可以啟動細胞分裂、脫分化和再分化；植物激素中主要是生長素和細胞分裂素的比例對愈傷組織再分化的結(jié)果產(chǎn)生影響。
設(shè)計意圖：使學(xué)生完全理解植物組織培養(yǎng)的規(guī)程和每一步操作的目的，為他們進行植物組織培養(yǎng)實踐打下基礎(chǔ)。
植物體細胞雜交技術(shù)
教師活動：利用課件展示“番茄—馬鈴薯”的想象圖，并介紹科學(xué)家以此進行的實驗探究，通過這個實例，引出植物體細胞雜交的概念。
并通過課件，隨植物體細胞雜交過程圖的展示，引出一系列問題，引起學(xué)生思考：
利用傳統(tǒng)有性雜交的方法能培育出番茄馬鈴薯嗎？什么是植物體細胞雜交技術(shù)？
原生質(zhì)體制備：在進行植物體細胞雜交時，為什么要去除細胞壁？去除細胞壁的方法是什么？什么是原生質(zhì)體？原生質(zhì)體和原生質(zhì)層有什么區(qū)別？
原生質(zhì)體融合：誘導(dǎo)融合的方法有哪些？融合的過程體現(xiàn)了細胞膜的什么特性？若只考慮兩兩融合，融合后的原生質(zhì)體有哪些類型？所需的類型是什么？用什么方法可以得到所需類型？
細胞壁的再生：植物體細胞雜交完成的標志是什么？
得到雜種細胞后再如何操作才能得到雜種植株？
植物體細胞雜交技術(shù)有什么意義與缺點？
學(xué)生活動：聽教師的講解。思考、回答教師提出的問題，認識到：細胞壁會阻礙細胞融合，所以需要用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁。原生質(zhì)體需要在一些物理或化學(xué)的方法的幫助下誘導(dǎo)融合，融合后的雜交體細胞還需經(jīng)過植物組織培養(yǎng)技術(shù)才能形成雜種植物。進而充分理解體細胞雜交的流程和意義。
設(shè)計意圖：通過流程梳理主我體細胞雜交技術(shù)的流程，幫助學(xué)生形成對植物體細胞融合技術(shù)的整體認識通過問題來引導(dǎo)學(xué)生把握該技術(shù)的要點，提高學(xué)習(xí)效率。
植物繁殖的新途徑
教師活動：創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課
簡要介紹石斛和連翹的應(yīng)用價值，提出問題：經(jīng)濟苗木、名貴花卉、珍稀植物等自然繁殖速度緩慢，繁殖效率低下或優(yōu)良性狀不易保持……如何解決？引出植物快速繁殖。
學(xué)生活動：聯(lián)想到植物快速繁殖的實質(zhì)是植物組織培養(yǎng)技術(shù)，而植物組織培養(yǎng)技術(shù)的生殖方式是無性生殖，能分析出快速繁殖的優(yōu)點及相關(guān)事例。
設(shè)計意圖：教師引導(dǎo)學(xué)生思考微型繁殖是用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)，實際上是無性生殖的一種。在繁殖過程中，細胞進行有絲分裂，因此親、子代細胞內(nèi)DNA相同具有相同的基因，因此能保證親、子代遺產(chǎn)特性不變。利用這種技術(shù)能高效快速實現(xiàn)種苗的大量繁殖。通過快速繁殖的例子，讓學(xué)生切身感受到科技對我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的促進作用。
展示生姜再生產(chǎn)上長期采用無性繁殖，容易感染多種病毒，使生姜品質(zhì)變差，葉子皺縮且減產(chǎn)，且沒有有效的防治辦法，病毒多集中在種子、老葉等器官中，在幼嫩的器官和未成熟的組織中較少，在分生區(qū)幾乎不含病毒。
教師活動：提出問題串，引導(dǎo)學(xué)生通過四個問題分析作物脫毒。1.我們可以用什么方式獲取無毒的作物呢？2.為什么作物要脫毒？3.該選取什么部位的材料進行脫毒？4.選擇該種細胞更易獲得脫毒苗的理由是什么？聯(lián)系植物組織培養(yǎng)技術(shù)，對應(yīng)說出脫毒過程。教師再舉一些現(xiàn)實生活中常見的作物脫毒實例，例如草莓、土豆、菠蘿等。
學(xué)生活動：學(xué)生對第一個問題可以產(chǎn)生諸多聯(lián)想，例如可以通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得無毒作物，教師在這里引導(dǎo)學(xué)生想到植物組織培養(yǎng)技術(shù)。作物脫毒的原因是無性繁殖的作物，容易將病毒傳染給后代。病毒積累，導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低、品質(zhì)變差。選用分生區(qū)的細胞，理由在于植物分生區(qū)細胞病毒少，甚至沒有病毒。學(xué)生小組討論分析脫毒的具體過程。完成當(dāng)堂檢測1、2題。
設(shè)計意圖：利用圖片和文字資料，營造情境，有助于激活學(xué)生的思維。通過對文字的分析，注重學(xué)生對社會責(zé)任和科學(xué)思維的培養(yǎng)。作物脫毒是另一個植物組織培養(yǎng)取得實際應(yīng)用成果非常多的領(lǐng)域，學(xué)生通過學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容將進一步領(lǐng)悟生物技術(shù)造福人類。
（一）作物新品種的培育
教師活動：教師進一步創(chuàng)設(shè)情境，若要用高桿抗病植株和矮桿感病植株獲得矮桿抗病純種植株，該如何獲得呢？除了雜交育種外，我們還學(xué)過一種更為簡便的方式，即單倍體育種。在單倍體育種的全過程中哪里涉及到植物組織培養(yǎng)技術(shù)呢？而突變體的利用中實際上就是誘變育種，學(xué)生在必修二中已經(jīng)學(xué)習(xí)過，在這里只做簡單回顧和對知識的融會貫通。
學(xué)生活動：學(xué)生回憶單倍體育種的方法，能快速反應(yīng)出單倍體育種的原理即染色體變異，后小組討論出在花藥離體培養(yǎng)的階段涉及到植物組織培養(yǎng)技術(shù)。并能講出單倍體育種的優(yōu)點，后簡單跟隨教師回顧突變體的利用并回憶誘變育種的相關(guān)知識，即為突變體的產(chǎn)生原理和優(yōu)缺點。
細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)
教師活動： 教師介紹初生代謝物和次生代謝物的概念，學(xué)生要理解次生代謝物不是生物生長所必需的一類小分子有機化合物（如酚類、萜類和含氮化合物等）。實例為人參皂苷的工廠化生產(chǎn)，這個生產(chǎn)過程實際也是運用了植物組織培養(yǎng)技術(shù)。
學(xué)生活動： 生產(chǎn)過程：第一步，選擇人參根作為外植體進行培養(yǎng)，產(chǎn)生愈傷組織，經(jīng)過培養(yǎng)選擇找到增殖快而且細胞內(nèi)人參皂甙含量高的細胞株作為種質(zhì)，其中一部分作為保存用，以備下一次生產(chǎn)用，一部分進行發(fā)酵生產(chǎn)。第二步，將第一步選擇到的細胞株在發(fā)酵罐中得適合培養(yǎng)液中進行液體培養(yǎng)，增加細胞數(shù)量。第三部，將發(fā)酵罐中培養(yǎng)的細胞進行破碎，從中提取人參皂甙。完成當(dāng)堂檢測3、4題。
設(shè)計意圖：細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)是植物組織培養(yǎng)技術(shù)與發(fā)酵工程技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生的一項新技術(shù)，該技術(shù)近年來發(fā)展迅速，我國在該領(lǐng)域取得了不少進展。教材先介紹了次生代謝物的種類和作用；在學(xué)生具備這些基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上，再闡述了進行細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)的原因和意義，進一步還通過細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)為紫杉醇的生產(chǎn)提供新思路的例子，深化學(xué)生對這項技術(shù)的認識，讓他們從中感悟生物技術(shù)在解決人類面臨的一些問題時發(fā)揮的重要作用。
【板書】
2.1植物細胞工程
一、植物微型繁殖新途徑
1、 微型繁殖與無性生殖
2．微型繁殖與作物脫毒
3、 人工種子
二、作物新品種的培育
1、單倍體育種的優(yōu)點是：
2、突變體的利用
三、 細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)過程

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