2023年植物细胞工程的基本技术精品讲义.pdf

学习必备 欢迎下载 专题二 细胞工程 第一节 植物细胞工程的基本技术 教学目标：1知识方面：（1）细胞的全能性。（2）植物细胞工程的主要技术植物组织培养和植物体细胞杂交。2情感态度方面：（1）通过介绍植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术，激发学生探索生命科学奥秘的兴趣，通过学习使学生达到用发展的眼光看问题、分析问题，勇于开拓、推陈出新。（2）在植物细胞工程两种技术的学习中，渗透科学态度、科学方法和科学精神的养成教育，培养学生形成正确的的唯物主义世界观和人生观。3能力方面：（1）合理利用图像、资料等多媒体课件，培养学生的观察能力、分析应用能力和整合信息的综合能力。（2）创设问题，在质疑、探究中培养学生独立思考、推理判断和创造性思维能力。（3）通过联系生产生活实际，培养学生理论联系实际的能力。教学重点：1植物组织培养的原理和过程。2植物体细胞杂交的原理。教学难点：植物组织培养的实验、植物体细胞杂交 教学方法：探究引导法、讨论法、讲授法相结合。具体教学思路：1课前布置预习；2温故知新，复习细胞全能性理论。3充分利用学生已有知识，借助多媒体教学手段，提供更多的资料供学生阅读，让学生探究知识的奥秘。4智能训练，实现知识的正向迁移。教学课时：1 课时 教学过程：学习必备 欢迎下载 教学过程 通过创业故事，引入新课 学习新课 一、植物组织培养技术 1.植物细胞具有全能性 2细胞全能性的定义 教学内容 师：有没有同学认识这种植物？生：一株草，杂草？师：它是一种“仙草”，古人誉为“救命仙草”，古人把它比喻成救命仙草，说明它有强大的功效。它真正的学名叫“铁皮石斛”，现代科学研究表明铁皮石斛是一种名贵的中草药，能有效提高人体的免疫力。下面介绍的这个故事就与这种仙草有关，故事纯属虚构，如有雷同，实属巧合。郑方正是磐安县冷水镇一名普通的药材商人。当地野生铁皮石斛对生长环境要求非常苛刻，一般生长在海拔较高的高山悬崖或是岩石裂缝中，生长环境的特殊、恶劣，导致了野生铁皮石斛的产量极少，非常的稀有。20XX 年，他发现铁皮石斛供不应求，价格居高不下，野生的铁皮石斛市场价格达每公斤 40005000 元。市场前景十分广阔。他便决定开始人工繁殖铁皮石斛。经过 6 年，他投资的基地植物组织培养室攻克重重技术难关，经过反复实验，批量培养出 6 万瓶铁皮石斛试管苗，这些试管苗移栽大田成活率达95%以上，可种植面积达 10 亩，市场价值 30 万元。20XX年，郑方正又联合当地 11 位村民共同投资 200 多万元，建成无菌恒温的铁皮石斛种苗基地，成功培育出优质高产的种苗。20XX 年，在科普惠农兴村计划行动中，郑方正被评为磐安县级科技示范户，他牵头的铁皮石斛培育基地被选为磐安县级科普示范基地。师：以上创业故事是在哪种技术指导下产生经济效益的？即在短时间内如何实现植物快速大量繁殖？生：植物组织培养技术。师：非常好。下面请同学们写出植物组织培养技术的基本流程图。生：离体的植物器官，组织或细胞脱分化形成愈伤组织，再分化形成幼根、芽（胚状体），发育成的幼苗移栽至田间，最终形成一个完整的植物个体。师：1.为什么离体的植物器官、组织或细胞能培养成完整的植物体？比如离开植物体的一片花瓣就可以培育出完整的植株。生：植物细胞的全能性。2.什么是细胞的全能性？生：生物体的每一个细胞都含有本物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体的潜能。3.假设现有离体的植物器官、组织或细胞是否一定能够培养成完整的植物体？例如一片树叶离开植物体落入土壤后，它能自发形成一个完整的植物个体 教学方法与目的 显示“铁皮石斛”图片，利用生活中的真实创业故事，引人入胜，激发学习兴趣和热情，引入新课，使学生能够将直白的教学内容与生活生产经济效益紧密联想 提出问题，引出细胞的全能性的复习。通过假设，使学生联想，运用已探索生命科学奥秘的兴趣通过学习使学生达到用发展的眼光看问题分析面合理利用图像资料等多媒体课件培养学生的观察能力分析应用能力和培养的原理和过程植物体细胞杂交的原理教学难点植物组织培养的实验学习必备 欢迎下载 3.细胞全能性的体现 4.植物细胞表现出全能性的必要条件 5.细胞未表现出全能性的原因 6比较细胞全能性的大小 7比较脱分化和再分化 二、植物体细胞杂交技术 1.获得原生质体的方法 吗？生：不一定。4.植物细胞全能性表现需要哪些条件？类比“天时、地利、人和”等 生：完整的细胞含有全套的遗传信息、离体、提供营养物质、激素等条件。5.为什么花瓣在植物体上只能是花瓣，不能成为叶片，或者花瓣独立形成一个完整的植物个体？生：在生物体内，由于基因的选择性表达，细胞不能表现出全能性，而是分化成为各种的组织器官。6.比较细胞全能性的大小（1）植物体有哪些细胞？受精卵 生殖细胞 体细胞 花药花粉细胞培养愈伤组织分化出小植物单倍体植株正常植株 7.比较脱分化和再分化 脱分化 再分化 是否光照 结果 激素种类 及其比例 师生一起归纳：植物细胞培养的概念，在无菌和人工控制的条件下将离体的植物器官组织细胞，培养在人工配制的培养基上，给予一定的激素刺激，诱导产生愈伤组织，芽丛，最终形成完整的植株 师：曾经有科学家提出这样一个设想：让番茄和马铃薯杂交，培育出一种地上结番茄果实，地下结马铃薯块茎的植物。这就要用到植物体细胞杂交技术。师生：植物体细胞杂交技术的概念 师：1.你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？生：去除细胞壁 师：2.有没有一种温和的去细胞壁的方法？生：有,用酶，纤维素酶和果胶酶去细胞壁 师：补充：酶有专一性，而细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，所以用纤维素酶和果胶酶去壁将不会对其内的原生质体造成损伤。师：2.细胞壁去除之后，另一个关键关键环节就是原生质体融合，而把原生质体的放在一起会自然融合吗？生：必须要一定的技术进行人工诱导。师：3.人工诱导方法有哪些？有的 知识和经验，进行判断。引出问题，培养学生归纳、解答问题的能力，引导学生看问题的更加全面性与完整性 深层次的问题，能活跃学生的思维，为知识能力的迁移与运用奠定扎实的基础。利用比较学习的方法，能学生易错的 知识点细化，分清模糊的概念，加深专业名词 理解与记忆。师生一起总结归纳，调动了全班同学的参与度与学习气氛。利用“异想天开”发散学生思维，体验学习的趣味与快乐感觉。探索生命科学奥秘的兴趣通过学习使学生达到用发展的眼光看问题分析面合理利用图像资料等多媒体课件培养学生的观察能力分析应用能力和培养的原理和过程植物体细胞杂交的原理教学难点植物组织培养的实验学习必备 欢迎下载 2.人工诱导原生质体融合（1）诱导方法（2）融合的原理（3）融合的结果 3.融合完成的标志 4.杂种细胞形成杂种植株 5.植物体细胞杂交技术的意义 6.比较植物组织培养技术与植物体细胞杂交技术 生：人工诱导的方法物理法：离心、振动、电激。化学:聚乙二醇(PFG)作诱导剂 师生：师：流程图中为了简化，仅画了一个马铃薯的原生质体与一个番茄的原生质体之间的融合，可真正在实际操作过程中，是把许多马铃薯的原生质体和许多番茄的原生质体放在一起，让它们自由融合，再从中筛选出所需的杂种细胞。由于不同种的细胞其细胞膜的特点不一样，如不作任何处理，把它们放在一起，让它们自然融合是不可能的，所以原生质体间的融合必须要人工诱导。师：4.如果两个来源不同的原生质体发生融合形成了杂种细胞，下一步该对此细胞做何种处理？生：植物组织培养，培育成新的植物体 师：植物体细胞杂交技术的意义如何？引导:（1）不同种生物之间基因能自由交流吗（杂交）？（2）通过什么技术能实现某种细胞含有两种植物的遗传物质，这种细胞（杂种细胞）通过什么技术使其最终发育成一个完整的个体？生：总结得出，植物体细胞杂交技术能克服远源杂交不亲和的障碍，培育出自然界中没有的、具有优良品质的新品种。5杂种植株=杂交植株吗？植物体细胞杂交技术的意义如何？植物体细胞杂交技术是哪种生物变异？6.比较植物组织培养技术与植物体细胞杂交技术 植物组织培养技术 植物体细胞杂交技术 原理 选材 技术操作 7.比较植物组织培养技术和动物细胞培养 植物组织培养技术 动物细胞培养 利用 探究式问题，启发学生思维，引导学生大胆回答问题，从而在不知不觉中渗透新知识的学习。该知识点常常是考试要点，但是由于实验条件的限制，学生缺乏科学研究实验操作体验，本教学知识点应又教师进行实验过程的讲解 及补充说明。比较杂交植株和杂种植株，希望能彻底搞清楚这两种植株之间的区别，把握关键知识。探索生命科学奥秘的兴趣通过学习使学生达到用发展的眼光看问题分析面合理利用图像资料等多媒体课件培养学生的观察能力分析应用能力和培养的原理和过程植物体细胞杂交的原理教学难点植物组织培养的实验学习必备 欢迎下载 7.比较植物组织培养技术和动物细胞培养 8比较植物体细胞杂交技术和动物细胞融合 课堂练习与检测 原理 培养基的性质 培养基的成分 培养结果 8.比较植物体细胞杂交技术和动物细胞融合 植物体细胞杂交技术 动物细胞融合 原理 诱导手段 诱导过程 巩固练习与能力提高 1、有关全能性的叙述，不正确的是 A受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高 B生物体内细胞由于分化，全能性不能表达 C卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高 D植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性 2、下列属于组织培养的是 A.花粉培育成单倍体植株 B.芽发育成枝条 C.根尖分生区发育成成熟区 D.未受精的卵细胞发育成个体 3、由基因型为 Aa植株的花粉和基因型为 Bb植株的花粉，除去细胞壁后，进行原生质体融合，可以得到多少种基因型不同的细胞（仅考虑两个细胞融合）A、6 种 B、8 种 C、10 种 D、12 种 4、下图为植物体细胞杂交过程示意图，据图回答：（1）步骤是去掉 ，使植物细胞成为 ，最常用的方法是 。（2）步 利用比较学习的方法，将前后知识点 联系并衔接，通过区别的方式进行对比学习，容易形成知识的系统化与网络化。经常运用表格、辐射状、树枝法等比较学习法、联想学习法等，使学生逐步掌握这些高效，实用的学习方法。适量的且有一定难度水平的练习非常有助于巩固所学的知识，更能及时的检测学生对所学知识的学习效果，反应教师的课堂教学情况，打造高效课堂教学。探索生命科学奥秘的兴趣通过学习使学生达到用发展的眼光看问题分析面合理利用图像资料等多媒体课件培养学生的观察能力分析应用能力和培养的原理和过程植物体细胞杂交的原理教学难点植物组织培养的实验学习必备 欢迎下载 布置作业 骤一般常用的化学试剂是 ，目的是 。（3）在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是 ，其中步骤相当于 ，步骤相当于 。（4）利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种的过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔的遗传规律？板书设计（小结）：一、植物组织培养技术 1.植物组织培养技术的基本流程 2.细胞的全能性的含义、原因及大小比较 3.细胞在生物体内没有表现全能性的原因 4.植物组织培养的原理 5.植物组织培养的定义 二、植物体细胞杂交技术 1.概念 2.基本流程 2.获得原生质体的方法 3.人工诱导原生质体融合的方法、结果、融合完成的标志 4.杂种细胞形成杂种植株 5.植物体细胞杂交的意义 6.比较植物组织培养技术与植物体细胞杂交技术 7.比较植物组织培养技术和动物细胞培养 8.比较植物体细胞杂交技术和动物细胞融合 课后感受与交流 探索生命科学奥秘的兴趣通过学习使学生达到用发展的眼光看问题分析面合理利用图像资料等多媒体课件培养学生的观察能力分析应用能力和培养的原理和过程植物体细胞杂交的原理教学难点植物组织培养的实验