植物细胞工程-蚌埠一中生物资源网生物资源首页hrgc.docx

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1、植物细胞胞工程一、教学学目标1. 简简述植物物组织培培养和植植物体细细胞杂交交技术。22. 列列举植物物细胞工工程的实实际应用用。3. 尝试试进行植植物组织织培养。二、教学学重点和和难点1.教学学重点（11） 植植物组织织培养的的原理和和过程。（22） 植植物体细细胞杂交交的原理理。（33） 植植物细胞胞工程应应用的实实例。2.教学学难点植植物组织织培养的的实验。三、教学学策略本节教材材内容对对学生来来说，虽虽说在必必修模块块中学了了一些细细胞的知知识，但但仍然是是一个新新的领域域，学习习起来有有一定的的困难。教教师可采采用讲授授为主结结合讨论论的方法法进行教教学。具具体建议议如下。在细胞的的

2、全能性性及细胞胞分化的的实质、植植物组织织培养技技术这部部分内容容的教学学中，首首先可用用教材上上的菊花花图引入入本节的的标题，同同时提出出一个问问题为什么么植物的的一个花花瓣就可可以培育育出完整整的植株株呢？以以引入本本节课的的第一个个问题细胞胞的全能能性及分分化。关关于细胞胞的全能能性和细细胞分化化这部分分内容，因因为学生生在必修修模块中中学过，所所以可以以提问的的方式让让学生回回顾，教教师再根根据学生生的回答答情况按按教材上上的内容容进行讲讲解。然然后再通通过“怎怎样把植植物的一一个花瓣瓣培育成成完整的的植株”这这个问题题引入本本节课的的重点及及难点问问题植物组组织培养养技术。教教材这部

3、部分的内内容是通通过实验验“胡萝萝卜的组组织培养养”来进进行讨论论和总结结的，应应当尽量量创造条条件完成成这个实实验。在在不具备备完成该该实验条条件的学学校，可可以带领领学生参参观组培培实验室室，或让让学生观观看植物物组织培培养技术术的录像像片。同同时结合合教材的的讨论题题进行教教学，还还可再补补充两个个问题：（1）离离体的器器官、组组织或细细胞如果果不进行行脱分化化处理，能能否培养养成完整整植物体体？（2）决决定植物物细胞脱脱分化、再再分化的的关键因因素是什什么？在植物体体细胞杂杂交技术术及植物物繁殖的的新途径径的教学学中，首首先可通通过教材材上的番番茄马马铃薯实实例引入入，让学学生思考考2

4、0世世纪600年代，一一些科学学家提出出这样一一个设想想：让番番茄与马马铃薯杂杂交，培培育出地地上结番番茄果实实，地下下结马铃铃薯块茎茎的植物物。如果果要实现现这一设设想，你你认为可可以采用用哪些方方法？这这样一来来一下子子就把学学生吸引引到本节节课要解解决的问问题植物体体细胞杂杂交技术术上。随随后让学学生分析析植物体体细胞杂杂交技术术的概念念，再根根据此概概念，结结合学生生原有的的植物细细胞结构构特点、酶酶的特性性及新学学习的植植物组织织培养技技术的知知识来回回答下述述问题：（1）要要想让两两个来自自不同植植物的体体细胞融融合在一一起，遇遇到的第第一个障障碍是什什么？（2）有有没有一一种温和

5、和的去细细胞壁的的方法？（3）如如果两个个来源不不同的原原生质体体发生融融合形成成了杂种种细胞，下下一步该该对此细细胞做何何种处理理？（4）如如何将杂杂种细胞胞培育成成杂种植植株？与与学生一一起讨论论后，再再按教材材上的植植物体细细胞杂交交技术流流程图进进行总结结，重点点讲解以以下内容容。 流程程图中为为了简化化，仅画画了一个个马铃薯薯的原生生质体与与一个番番茄的原原生质体体之间的的融合，可可真正在在实际操操作过程程中，是是把许多多马铃薯薯的原生生质体和和许多番番茄的原原生质体体放在一一起，让让它们自自由融合合，再从从中筛选选出所需需的杂种种细胞。 由于于不同种种的细胞胞其细胞胞膜的特特点不一

6、一样，如如不作任任何处理理，把它它们放在在一起，让让它们自自然融合合是不可可能的，所所以原生生质体间间的融合合必须要要人工诱诱导。最最后要特特别强调调植物体体细胞杂杂交技术术的意义义，以及及植物体体细胞杂杂交已取取得的进进展和尚尚未解决决的问题题，使学学生认同同科学是是一个不不断发展展的过程程，激发发学生探探索生命命科学奥奥秘的兴兴趣及勇勇于质疑疑的科学学精神。在植物繁繁殖新途途径的教教学中，首首先可由由植物组组织培养养技术引引入，让让学生回回忆植物物组织培培养技术术的基本本原理和和过程，思思考利用用这项技技术能做做哪些工工作？再再逐一讲讲解微型型繁殖技技术、作作物脱毒毒及人工工种子。微型繁殖

7、殖技术的的特点教教师需从从教材中中提炼出出来： 繁殖殖速度快快；“高高保真”（因因为是无无性繁殖殖）； 不受受自然生生长季节节的限制制（因为为在具有有一定人人工设施施的室内内生产）。 关于植物物组织培培养的其其他应用用，应当当参照教教材的思思路，先先介绍生生产实践践中遇到到的问题题，说明明社会生生产的实实际需要要，再介介绍科技技人员是是如何应应用植物物组织培培养技术术解决这这些问题题的。例例如，关关于在作作物脱毒毒中的应应用，应应当先介介绍长期期进行无无性繁殖殖的作物物，易积积累感染染的病毒毒，导致致产量降降低，品品质变差差，而植植物的分分生区一一般不会会感染病病毒，用用分生区区的细胞胞进行组

8、组织培养养，就能能得到大大量的脱脱毒苗。这这样进行行教学，一一是能够够让学生生更好地地理解先先进技术术的应用用价值，二二是能够够调动学学生的学学习兴趣趣，三是是有利于于培养学学生分析析问题、解解决问题题的能力力。在细胞产产物的工工厂化生生产的教教学中，尽尽管此内内容是植植物组织织培养技技术在另另一方面面的重要要应用，但但由于学学生对此此内容易易于理解解，所以以教师可可先让学学生阅读读教材，再再结合资资料分析析，师生生共同讨讨论资料料分析中中的讨论论题。四、答案案和提示示2.1.1植物物细胞工工程的基基本技术术（一） 思考与与探究1.为什什么“番番茄马马铃薯”超超级杂种种植株没没有如科科学家所所

9、想像的的那样，地地上长番番茄、地地下结马马铃薯？提示：119788年，梅梅尔彻斯斯（Meelchherss）等人人首次获获得了马马铃薯与与番茄的的属间体体细胞杂杂种。他他们将培培育的二二倍体马马铃薯品品系和番番茄叶片片细胞进进行融合合，所产产生的杂杂交株被被称为“马马铃薯番番茄”。像像大多数数杂种一一样，杂杂交株同同时具有有马铃薯薯和番茄茄的形态态特征。其其中一些些植株形形成了“类类似块茎茎的生殖殖根”，但但是没有有产生可可结实的的花、果果实以及及真正意意义上的的块茎。到到目前为为止“马马铃薯番茄”一一类的体体细胞杂杂交植物物还不能能产生经经济效益益，但是是其研究究价值不不可忽视视。至于马铃铃

10、薯番番茄没有有像人们们预想的的那样地地上长番番茄、地地下结马马铃薯，主主要原因因是：生生物基因因的表达达不是孤孤立的，它它们之间间是相互互调控、相相互影响响的，所所以马铃铃薯番番茄杂交交植株的的细胞中中虽然具具备两个个物种的的遗传物物质，但但这些遗遗传物质质的表达达受到相相互干扰扰，不能能再像马马铃薯或或番茄植植株中的的遗传物物质一样样有序表表达，杂杂交植株株不能地地上长番番茄、地地下结马马铃薯就就是很自自然的了了。2.自然然界中有有一种含含有叶绿绿体的原原生动物物眼眼虫，说说明植物物的细胞胞器同样样可以在在某些动动物细胞胞中存活活，请探探讨：动动物细胞胞与植物物细胞之之间可以以实现杂杂交吗？

11、如果理理论上可可行，请请设计出出具体实实验方案案。提示：根根据眼虫虫的特点点，动物物细胞和和植物细细胞之间间在理论论上是可可以实现现杂交的的。具体体的实验验方案可可以设计计如下：（二） 正文中中讨论题题【实验 胡萝卜卜的组织织培养】1.在组组织培养养实验中中，为什什么要强强调所用用器械的的灭菌和和实验人人员的无无菌操作作？提示：植植物组织织培养中中用到的的培养基基含有丰丰富的营营养成分分，有利利于培养养物的生生长，然然而各种种杂菌同同样也可可以在上上面迅速速生长，所所以植物物组织培培养过程程中污染染现象经经常发生生。培养养基一旦旦被污染染，迅速速生长的的各种杂杂菌不但但会和培培养物争争夺营养养

12、，而且且这些杂杂菌生长长的过程程中会生生成大量量对培养养物有害害的物质质，导致致培养物物迅速死死亡。造成培养养基污染染的因素素有很多多，一般般包括：外植体体带菌、培培养瓶和和各种器器械灭菌菌不彻底底、操作作人员操操作不规规范等。所所以在组组织培养养实验中中用到的的植物材材料和各各种器械械都要进进行彻底底地灭菌菌，实验验人员操操作一定定要规范范，避免免带入杂杂菌。2.在本本实验中中，切取取胡萝卜卜块根时时强调要要切取含含有形成成层部分分，原因因是这部部分容易易诱导形形成愈伤伤组织。请请思考一一下，胡胡萝卜的的其他部部分（如如茎、叶叶、花），是是否也能能培养成成小植株株，你能能用实验验的方法法进行

13、验验证吗？提示：胡胡萝卜的的其他部部分（如如茎、叶叶、花）也也能培养养再生形形成小植植株，只只是诱导导愈伤组组织比较较困难。可可以让学学生参考考利用胡胡萝卜根根进行组组织培养养的实验验，尝试试设计出出利用胡胡萝卜的的茎、叶叶、花进进行组织织培养的的实验流流程。3.请根根据上面面的实验验过程，概概括出植植物组织织培养技技术的流流程简图图。提示：2.1.2植物物细胞工工程的实实际应用用（一） 思考与与探究1.通过过查阅资资料，请请你再列列举出植植物组织织培养技技术在我我们生活活中的另另外一些些应用。提示：aa. 拯拯救濒危危植物；b. 提供食食品制作作的原料料； c. 利用愈愈伤组织织进行转转基因

14、操操作。2.请查查阅植物物人工种种子制备备技术的的详细过过程，设设计出制制备技术术的主要要流程图图。提示：诱诱导植物物愈伤组组织体体细胞胚胚的诱导导体细细胞胚的的成熟体细胞胞胚的机机械化包包裹贮藏藏或种植植3.请查查阅相关关文献，设设计出一一种植物物花药组组织培养养和染色色体加倍倍的实验验流程。提示：花药花粉粉细胞培培养愈伤伤组织分分化出小小植物单单倍体植植株正常常植株（二） 正文中中讨论题题1.人们们利用植植物的微微型繁殖殖技术来来进行工工厂化育育苗生产产，这是是利用了了该项技技术的哪哪些特点点？提示：植植物“微微型”繁繁殖技术术具有高高效性和和可以保保持种苗苗的优良良遗传特特性的优优势。工

15、工厂化大大规模育育苗生产产正是利利用了植植物“微微型”繁繁殖技术术的这两两方面优优势。利利用植物物“微型型”繁殖殖技术我我们可以以在短时时间中获获得大量量的优质质种苗。2.人工工种子之之所以神神奇，是是由于它它具有天天然种子子不可比比拟的特特点，想想一想它它们具有有哪些优优点？提示：人人工种子子的优点点：（1）天天然种子子由于在在遗传上上具有因因减数分分裂引起起的重组组现象，因因而会造造成某些些遗传性性状的改改变；天天然种子子在生产产上受季季节限制制，一般般每年只只繁殖112次次，有些些甚至十十几年才才繁殖一一次。而而人工种种子则可可以完全全保持优优良品种种的遗传传特性，生生产上也也不受季季节

16、的限限制。（2）试试管苗的的大量贮贮藏和运运输也是是相当困困难的。人人工种子子则克服服了这些些缺点，人人工种子子外层是是起保护护作用的的薄膜，类类似天然然种子的的种皮，因因此，可可以很方方便地贮贮藏和运运输。3.人工工种皮是是保证包包裹在其其中的胚胚状体顺顺利生长长成小植植株的关关键部分分，请探探讨人工工种皮中中应该具具有的有有效成分分是什么么？为了了促进胚胚状体的的生长发发育，我我们还可可以向人人工种皮皮中加入入哪些物物质？提示：针针对植物物种类和和土壤等等条件，在在人工种种子的包包裹剂中中还可以以加入适适量的养养分、无无机盐、有有机碳源源以及农农药、抗抗生素、有有益菌等等。为了了促进胚胚状

17、体的的生长发发育，还还可以向向人工种种皮中加加入一些些植物生生长调节节剂。4.高效效抗癌的的药物紫紫杉醇，虽虽然能造造福人类类，但却却为濒危危的红豆豆杉带来来一场灭灭顶之灾灾。以“我我们能否否利用植植物组织织培养技技术大量量生产紫紫杉醇，从从而拯救救红豆杉杉”为题题，与同同学展开开讨论，说说出植物物组织培培养技术术在节约约资源、保保护环境境方面的的重要意意义。提示：可可以利用用植物组组织培养养技术来来大量生生产紫杉杉醇。现现在国内内外的科科学家们们正在研研究利用用植物细细胞培养养技术来来大量培培育红豆豆杉细胞胞，希望望利用这这种方法法来大量量生产紫紫杉醇。国国内外许许多实验验室开展展了用组组织培养养法生产产紫杉醇醇的研究究，红豆豆杉属的的11种种植物现现都在进进行组织织培养。EESC Ageenetticss公司宣宣布他们们用细胞胞培养法法所得紫紫杉醇的的含量是是树皮的的255倍。国国内外在在分化细细胞株系系和培养养条件方方面做了了不少工工作，摸摸索了外外植体、光光照、培培养基组组成等因因素对细细胞培养养及紫杉杉醇生成成的影响响。现在在工艺条条件已基基本摸清清，正研研究反应应的放大大技术等等，有望望实现通通过细胞胞培养进进行工业业化生产产紫杉醇醇的目标标。w.w.ww.k.s.55.u.c.oo.m