資源簡介

(共20張PPT)
第1節
植物細胞工程
二
植物細胞工程的應用
人教版
高中生物
學習目標
通過對植物細胞工程應用實例的分析，了解這些應用涉及的技術流程和應用的優勢。
1.文化基礎：通過植物細胞工程應用實例的分析，了解這些應用涉及的技術流程和應用優勢。
2.自主發展：嘗試運用所學植物細胞工程的知識解決生產、生活中的問題。
3.社會參與：認同植物細胞工程的重要應用價值。
鐵皮石斛
（學名：Dendrobium
officinale
Kimura
et
Migo）
從社會中來
(3)特點
一、植物繁殖的新途徑
1．快速繁殖技術（微型繁殖）
(1)概念：快速繁殖優良品種的____________________________技術。
③可實現工廠化生產
植物組織培養
①_________________繁殖，保持優良品質的優良性狀。
②高效、快速地實現種苗的_______________________________。
無性
大量繁殖
(2)實質：
植物組織培養。
(4)原理：
植物細胞的全能性。
(5)優點：
①能保持親本的一切優良性狀，子代個體的遺傳物質與親本相同。
②選材少，培養周期短，繁殖率高。
③不受自然生長季節的限制，便于自動化管理，有利于進行工廠化生產。
2．作物脫毒
(1)選材部位：植物的_____________________附近(如莖尖和根尖)。
分生區
(2)選材原因：分生區附近的病毒極少，甚至_____________________。代謝十分旺盛、細胞分裂速度快等。因此，利用植物的分生組織進行組織培養，可以使新長成的植株不帶病毒，從而獲得脫毒苗。用脫毒苗進行繁殖，種植的作物就不會或極少感染病毒。
無病毒
未脫毒
馬鈴薯
脫毒
馬鈴薯
(4)進行作物脫毒的原因
長期進行無性繁殖的作物(如馬鈴薯和草莓)，它們感染的病毒很容易傳給后代。病毒在作物體內逐年積累，從而導致作物產量降低，品質變差。
(3)實例：目前采用_______________________培養技術來脫去病毒，在馬鈴薯、草莓、甘蔗、菠蘿、香蕉等主要經濟作物上已獲得成功。
莖尖組織
思考與討論
(1)植物組織培養可以進行快速繁殖的原因是什么？
提示：植物組織培養到愈傷組織階段，細胞進行有絲分裂，細胞分裂速度較快，從而獲得大量的組織細胞，然后不斷地分割、移瓶、誘導再分化形成新植株。植物組織培養在實驗室進行，受季節、氣候等條件限制較小。
(2)作物培養過程中為什么要進行作物脫毒，如何進行作物脫毒？
提示：對于無性繁殖的作物，病毒在作物體內逐年積累，就會導致作物產量降低、品質變差。而植物分生區附近的病毒極少，甚至無病毒，因此切取一定大小的莖尖進行組織培養，再生的植物就有可能不帶病毒，從而獲得脫毒苗。
二、作物新品種的培育
1．單倍體育種
(1)原理：
整個單倍體育種過程的原理是_____________________，其中花藥離體培養利用了植物細胞的__________________。
染色體變異
全能性
(2)優點：
①后代是純合子，能__________________________。
穩定遺傳
②明顯縮短了________________________。
育種的年限
離體培養
人工誘導染色體加倍
選擇優良品種
植物組織培養技術
(3)玉米單倍體育種過程：
4.思考與討論
（1）花藥離體培養獲得的單倍體幼苗如何誘導染色體加倍？原理是什么？
提示：可用適宜濃度的秋水仙素處理幼苗誘導染色體加倍，也可低溫誘導染色體加倍。其原理都是抑制紡錘體的形成。
2．突變體的利用
(1)產生原因：在植物的組織培養過程中，易受__________________和___________________(如射線、化學物質等)的影響而_________________。
培養條件
誘變因素
產生突變
(2)利用：篩選出對人們有用的______________，進而培育成_____________。
突變體
新品種
（3）思考與討論
為什么用物理或化學因素處理愈傷組織更易誘發突變？產生的變異一定符合需要嗎？
提示：因為愈傷組織細胞處在分裂過程中，細胞要進行DNA分子復制，因此更易發生突變。由于突變是不定向的，產生的變異不一定符合需要。
歸納提升
單倍體育種和突變體育種的比較
項目
原理
優　點
缺　點
實　例
單倍體育種
染色體變異
明顯縮短育種年限
技術含量高
單育1號煙草、中花8號、11號水稻和京花1號小麥等
突變體育種
基因突變
產生新基因,大幅度改良某些性狀
可用突變體少,需處理大量材料
抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的煙草等
三、細胞產物的工廠化生產
1．次生代謝物
(1)概念：
植物代謝會產生一些一般認為不是植物基本的______________________的產物。
生命活動所必需
(2)作用：
在植物______________________等方面發揮作用，也是很多_________、香料和色素等的重要來源。
抗病、抗蟲
藥物
2．生產技術手段：
__________________________技術。
植物組織培養
3．優點：
生產速度快，提高生產速度、便于操作管理。
4．實例：
利用紫草細胞的組織培養生產的___________________具有抗菌、消炎和抗腫瘤等活性。利用紅豆杉細胞的組織培養生產的______________具有高抗癌活性。
紫草寧
紫杉醇
5．細胞產物的工廠化生產過程：
外植體
脫分化
愈傷組織
分散開
細胞懸液
細胞產物
發酵提取
紫草細胞
脫分化
愈傷組織
選擇增殖速度快且細胞內紫草寧含量高的細胞
培養
大量細胞
擴大培養
紫草寧
提取
6．工廠化生產人參皂苷干粉過程：
四、到社會中去
如果有商店正在出售“手指植物”這種植物，你可以做個市場調查，了解它們的銷售情況和經濟效益，分析它們為什么受歡迎，并寫出調查報告。
提示：手指植物的制作方法用到了植物組織培養技術。在制作過程中，一定要注意做好滅菌和消毒工作，為了防止污染可在培養基中加入一定量的抑菌劑。另外，還可以根據個人喜好，在培養基中加入適量的色素或者熒光劑，使手指植物更有觀賞價值。
五、總結和練習
1．在植物組織培養過程中，容易獲得突變體的主要原因是(　　)
A.培養的細胞一直處于不斷的分生狀態
B.培養基營養豐富，易于植物生長
C.紡錘絲的形成容易受到抑制
D.DNA的復制容易受到抑制
提示：在植物組織培養過程中，培養的細胞一直處于不斷的分生狀態，容易受到一些條件的影響而產生突變。
A
2.某株名貴花卉用種子繁殖會發生性狀分離。為了防止性狀分離并快速繁殖，可以利用該植株的一部分器官或組織進行離體培養，發育出完整的植株。進行離體培養時不應采用該植株的(　
　)
A．莖尖
　
B．子房壁
C．葉片
D．花粉粒
提示：莖尖一般沒有病毒積累，分裂能力強，可作為植物組織培養的材料，A不符合題意；子房壁細胞屬于體細胞，可作為植物組織培養的材料，B不符合題意；葉片細胞屬于體細胞，可作為植物組織培養的材料，C不符合題意；花粉粒是經減數分裂形成的，在此過程中發生了基因重組，因而不一定能保持親本的優良性狀，D符合題意。
D
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第1節第2課時
物細胞工程的應用
教學設計
課題
植物細胞工程的應用
單元
第二章
學科
生物
年級
高二
學習目標與核心素養
通過對植物細胞工程應用實例的分析，了解這些應用涉及的技術流程和應用的優勢。1.文化基礎：通過植物細胞工程應用實例的分析，了解這些應用涉及的技術流程和應用優勢。2.自主發展：嘗試運用所學植物細胞工程的知識解決生產、生活中的問題。3.社會參與：認同植物細胞工程的重要應用價值。
重點
通過植物細胞工程應用實例的分析，了解這些應用涉及的技術流程和應用優勢。
難點
通過植物細胞工程應用實例的分析，了解這些應用涉及的技術流程和應用優勢。
教學過程
教學環節
教師活動
學生活動
設計意圖
導入新課
從社會中來展示鐵皮石斛美圖及產業化育苗圖片，介紹分析鐵皮石斛基本情況。鐵皮石斛是蘭科草本植物
(?https:?/??/?baike.?/?item?/?%E8%8D%89%E6%9C%AC%E6%A4%8D%E7%89%A9"
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"https:?/??/?baike.?/?item?/?%E9%93%81%E7%9A%AE%E7%9F%B3%E6%96%9B?/?_blank?)。莖直立，圓柱形，長9-35厘米，粗2-4毫米，不分枝，具多節，節間長1-3-1.7厘米，常在中部以上互生3-5枚葉；葉二列，紙質，長圓狀披針形，長3-4（-7）厘米，寬9-11（-15）毫米，先端鈍并且多少鉤轉，基部下延為抱莖的鞘，邊緣和中肋常帶淡紫色；葉鞘常具紫斑，老時其上緣與莖松離而張開，并且與節留下1個環狀鐵青的間隙。
課前查閱資料，展示欣賞鐵皮石斛圖片，了解鐵皮石斛藥用價值和產業化育苗過程。
聯系生活實例，激發學生的學習興趣。
講授新課
提出問題：植物細胞工程在生產實踐中有哪些應用？植物細胞工程應用于生產實踐的主要優勢是什么？植物細胞工程在農業、醫藥工業等方面有著廣泛的應用，并且取得了顯著社會效益和經濟效益。一、植物繁殖的新途徑1．快速繁殖(1)快速繁殖技術概念：快速繁殖優良品種的植物組織培養技術。(2)實質：植物組織培養。(3)原理：植物細胞的全能性。(4)優點①能保持親本的一切優良性狀，子代個體的遺傳物質與親本相同。②選材少，培養周期短，繁殖率高。③不受自然生長季節的限制，便于自動化管理，有利于進行工廠化生產。2.作物脫毒圖片展示：對比未脫毒馬鈴薯和脫毒馬鈴薯葉片(1)選材部位：植物的分生區附近。(2)選材原因：在植物分生區附近(如莖尖和根尖)，由于代謝十分旺盛、細胞分裂速度快等因素，很少被病毒感染，甚至無病毒。因此，利用植物的分生組織進行組織培養，可以使新長成的植株不帶病毒，從而獲得脫毒苗。用脫毒苗進行繁殖，種植的作物就不會或極少感染病毒。(3)實例：目前采用莖尖組織培養技術來脫去病毒，在馬鈴薯、草莓、甘蔗、菠蘿、香蕉等主要經濟作物上已獲得成功。(4)進行作物脫毒的原因長期進行無性繁殖的作物(如馬鈴薯和草莓)，它們感染的病毒很容易傳給后代。病毒在作物體內逐年積累，從而導致作物產量降低，品質變差。二、作物新品種的培育1．單倍體育種(1)原理：整個單倍體育種過程的原理是染色體變異，其中花藥離體培養利用了植物細胞的全能性。(2)優點①后代是純合子，能穩定遺傳。②明顯縮短了育種的年限。（3）過程花藥離體培養―→單倍體植株純合子植株。圖片展示玉米單倍體育種流程示意圖，并進一步分析過程中所用技術。思考與討論1.花藥離體培養獲得的單倍體幼苗如何誘導染色體加倍？原理是什么？提示：可用適宜濃度的秋水仙素處理幼苗誘導染色體加倍，也可低溫誘導染色體加倍。其原理都是抑制紡錘體的形成。2．突變體的利用(1)產生原因：在植物的組織培養過程中，易受培養條件和誘變因素(如射線、化學物質等)的影響而產生突變。(2)利用：篩選出對人們有用的突變體，進而培育成新品種。思考與討論為什么用物理或化學因素處理愈傷組織更易誘發突變？產生的變異一定符合需要嗎？提示：因為愈傷組織細胞處在分裂過程中，細胞要進行DNA分子復制，因此更易發生突變。由于突變是不定向的，產生的變異不一定符合需要。單倍體育種和突變體育種的比較項目原理優　點缺　點實　例單倍體育種染色體變異明顯縮短育種年限技術含量高單育1號煙草、中花8號、11號水稻和京花1號小麥等突變體育種基因突變產生新基因,大幅度改良某些性狀可用突變體少,需處理大量材料抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的煙草等三、細胞產物的工廠化生產1．次生代謝物(1)概念：植物代謝會產生一些一般認為不是植物基本的生命活動所必需的產物。(2)作用：在植物抗病、抗蟲等方面發揮作用，也是很多藥物、香料和色素等的重要來源。2．生產技術手段：植物組織培養技術。3．優點：生產速度快。4．實例：利用紫草細胞的組織培養生產的紫草寧具有抗菌、消炎和抗腫瘤等活性。利用紅豆杉細胞的組織培養生產的紫杉醇具有高抗癌活性。5.過程四、到社會中去如果有商店正在出售“手指植物”這種植物，你可以做個市場調查，了解它們的銷售情況和經濟效益，分析它們為什么受歡迎，并寫出調查報告。提示：手指植物的制作方法用到了植物組織培養技術。在制作過程中，一定要注意做好滅菌和消毒工作，為了防止污染可在培養基中加入一定量的抑菌劑。另外，還可以根據個人喜好，在培養基中加入適量的色素或者熒光劑，使手指植物更有觀賞價值。
提出問題，解決問題。【學習活動一】學生閱讀課本P39—40，聯系實際，思考以下問題，闡述相關概念。快速繁殖的概念及其方法是什么？作物脫毒的方法是什么？對比未脫毒馬鈴薯和脫毒馬鈴薯葉片圖片，分析作物脫毒的作用。【學習活動二】學生閱讀課本P40—41，聯系實際，思考以下問題，闡述相關概念。分析單倍體育種的技術原理和育種過程？分析突變體的利用過程及意義。小組討論，完成相關探究，解決實驗相關問題。小組討論，完成相關探究，解決實驗相關問題。拓展了解【學習活動三】學生閱讀課本P41—42，聯系實際，思考以下問題，闡述相關概念。制作“手指植物”并在班級里展示。撰寫調查報告，并進行交流。
創設問題情景，開始新課。通過閱讀，培養學生獲取信息的能力，加深學生對概念的認識，激發學生的科學研究的興趣。讓學生通過圖片對比，概括作物脫毒的作用，加深印象。通過閱讀，培養學生獲取信息的能力，理解并闡述單倍體育種和突變體的利用過程。提出問題，解決問題，此環節可以讓學生思考真正發生，讓更多的學生參與到課堂中，把握重難點。提出問題，解決問題，此環節可以讓學生思考真正發生，讓更多的學生參與到課堂中，把握重難點。通過閱讀，獲取信息，概括細胞產物的工廠化生產，理解和掌握相關概念及技術。讓學生將所學知識應用于生產生活實踐。
課堂小結
板書
植物細胞工程的應用1.植物繁殖的新途徑（1）快速繁殖（2）作物脫毒2.作物新品種的培養（1）單倍體育種（2）突變體的作用3.細胞產物的工廠化生產
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