资源简介

2.1.1植物细胞工程的基本技术
教学目标
1、说明植物组织培养和植物体细胞杂交的原理；
2、以流程简图的形式表示植物组织培养技术和植物体细胞杂交的过程。
3、列举植物组织培养、植物体细胞杂交技术在生产实践中的应用，解释植物细胞工程给人们带来的影响。
二、教学重难点
重点：细胞的全能性、植物组织培养技术
难点：植物组织培养技术
三、教学过程
教学过程 教师活动 学生活动
新课导入 【师】展示克隆技术、植物组织培养技术 其实这些都属于细胞工程 提问：什么是细胞工程？ 细胞工程： 指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。 阅读课本，思考回答问题
一、植物细胞工程的理论基础--细胞的全能性 【师】本节我们学习植物细胞工程 §2.1.1植物细胞工程的基本技术 §2.1.2植物细胞工程的应用 【师】先学习§2.1.1植物细胞工程的基本技术 包括 植物组织培养 植物体细胞杂交 【师】这两个技术的理论基础是什么 一、植物细胞工程的理论基础--细胞的全能性 1.全能性定义： 细胞经过分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。 2.全能性的原因： 生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质。 3.体现全能性的标志：细胞→ 完整个体或其他各种细胞 实例： 胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株 受精卵发育成个体（动植物） 蜜蜂受精卵发育成工蜂，卵细胞发育成雄峰 用一片叶子、一片花瓣、一粒花粉繁殖出新的植株 【师】芽原基只能发育成芽、叶原基只能发育成叶，能体现全能性吗？ 4.全能性大小的比较： ①受精卵>胚胎干细胞>生殖细胞>体细胞； ②植物细胞>动物细胞。 【师】展示问题，引导学生总结全能性体现的条件 1.是不是所有的活细胞都具有全能性？ 2.种子发育成植株体现了全能性了吗？ 3.细胞具有的全能性一定能表现出来吗？ 5、细胞表现全能性的条件（植物） （1）离体状态 （2）无菌操作 （3）种类齐全、比例适合的营养物质 （4）植物激素（主要是生长素和细胞分裂素）诱导和调节 （5）适宜的外界条件（温度、pH、光照等） 全能性举例---多肉进行叶插繁殖 【师】一个植物的叶片细胞能发育成植株？需要具备哪些条件？ 联系以前学过的知识，思考回答问题。 植物细胞的全能性 思考回答：不能、基因在特定时间、空间条件下选择性表达 讨论思考问题，总结全能性体现的条件 思考问题
二、植物组织培养技术 1、概念 指离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工控制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其分化为完整植株的技术。 2、原理：植物细胞的全能性 3、过程 【师】 指导学生阅读教材P35第二段及“探究实践”，回答下列问题。 1.什么是外植体？ 2.什么是脱分化？ 3.什么是愈伤组织？ 4.什么是再分化？ 【师】归纳总结 1）外植体:离体的植物器官、组织、细胞。 如：植物的茎尖、幼嫩的叶片、花药等 2）脱分化： 在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变为未分化的细胞，进而形成愈伤组织的过程。 注意：避光、植物激素（细胞分裂素和生长素） 3）愈伤组织：特点 离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞分裂，形成一种 a高度液泡化、 b无定形状态薄壁细胞组成的 c排列疏松无规则的组织。 4）再分化： 愈伤组织重新分化根或芽等器官的过程。 注意：需光照、激素（生长素和细胞分裂素） 【师】决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？ 4、实例：菊花的组织培养 实验原理：植物细胞的全能性 实验目的 1.了解植物组织培养的基本原理。 2.了解生长素和细胞分裂素的浓度、用量的比例对菊 花愈伤组织形成和分化的影响。 3.尝试进行植物组织培养。 材料用具 （1）外植体：幼嫩的菊花茎段。 （2）体积分数为70%的酒精：对手、超净工作台、外植体进行消毒。 （3）质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液：对外植体进行消毒。 （4）无菌水：清洗外植体。 （5）MS培养基：（P116--参见本书附录1） 包括无机营养成分（水和无机盐）、有机营养成分（蔗糖、氨基酸、维生素等）、特定浓度和比例的激素（主要是生长素和细胞分裂素）。 拓展1：植物组织培养常用的培养基配方P116 用具：50mL锥形瓶（或植物组织培养瓶）、烧杯、酒精灯、超净工作台、高压蒸汽灭菌锅、培养箱、封口箱、封口膜、滤纸、标签、消毒用酒精棉球、培养皿、解剖刀、镊子等 方法步骤： 1、消毒 ①双手和超净工作台台面：用酒精擦拭 ②外植体:流水冲洗 →酒精消毒30s →无菌水清洗2～3次 →次氯酸钠溶液处理30min →无菌水清洗2～3次。 2、外植体切段 将消过毒的外植体置于无菌培养皿中 →用无菌滤纸吸去表面的水分 →用解剖刀将外植体切成0.5～1cm长的小段。 3、接种外植体 在酒精灯火焰旁，将外植体的1/3～1/2插入诱导愈伤组织的培养基中。用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上作好标记。 4、诱导愈伤组织--脱分化 将接种了外植体的锥形瓶置18-22℃的培养箱中培养。 5、诱导生芽生根--再分化 生芽过程：诱导生芽的培养基 生根过程：诱导生根的培养基 6、移栽 打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日。 流水清洗掉根部的培养基后，将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中， 长壮后再移栽入土。 【师】播放实验视频，归纳总结 方法步骤： 练习巩固 阅读教材P35第二段及“探究实践”，回答下列问题。 阅读课本，思考回答问题 植物激素的种类和比例（细胞分裂素和生长素） 认真听讲 观看视频，归纳总结
三、植物体细胞杂交技术 【师】若想得到一株地上结番茄，地下长土豆的植株，用传统杂交手段能达到目的吗？ 1、定义： 将不同来源的植物细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术 【师】指导学生阅读课本，思考以下问题 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？ 2．有没有一种温和的去壁方法呢？ 3、植物细胞去掉细胞壁后叫什么？ 4．为什么两个原生质体能发生融合，这与细胞膜的什么特性有关？(细胞融合的基础) 5、人工诱导原生质体融合的方法有哪些？ 6．原生质体融合的标志是什么？ 7．如何将杂种细胞培育成杂种植株？ 8．植物体细胞杂交技术完成的标志是什么？ 9、植物体细胞杂交的原理是什么？ 【师】总结植物体细胞杂交的过程 2、过程 去壁方法：酶解法（纤维素酶、果胶酶等） 融合方法：物理法：电融合法、离心法 化学法：聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+ —高pH融合法 原理：细胞膜的流动性、植物细胞的全能性 融合完成的标志：新细胞壁的形成 杂交技术成功的标志：获得杂种植株 3、优势： 打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种 4.变异类型：染色体数目变异 思考问题，进入新课学习 阅读课本，思考以下问题，寻找答案
比较
课堂总结
板书设计
2.1.1植物细胞工程的基本技术
细胞工程：
指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。
一、植物细胞工程的理论基础--细胞的全能性
1.全能性定义：
细胞经过分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。
2.全能性的原因：
生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质。
3.体现全能性的标志：细胞→ 完整个体或其他各种细胞
4.全能性大小的比较：
①受精卵>胚胎干细胞>生殖细胞>体细胞；
②植物细胞>动物细胞。
5、细胞表现全能性的条件（植物）
（1）离体状态
（2）无菌操作
（3）种类齐全、比例适合的营养物质
（4）植物激素（主要是生长素和细胞分裂素）诱导和调节
（5）适宜的外界条件（温度、pH、光照等）
二、植物组织培养技术
1、概念
指离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工控制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其分化为完整植株的技术。
2、原理：植物细胞的全能性
3、过程
1）外植体:离体的植物器官、组织、细胞。
2）脱分化：
在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变为未分化的细胞，进而形成愈伤组织的过程。
注意：避光、植物激素（细胞分裂素和生长素）
3）愈伤组织：特点
a高度液泡化、
b无定形状态薄壁细胞组成的
c排列疏松无规则的组织。
4）再分化：
愈伤组织重新分化根或芽等器官的过程。
注意：需光照、激素（生长素和细胞分裂素）
4、实例：菊花的组织培养
方法步骤：
三、植物体细胞杂交技术
1、定义：
将不同来源的植物细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术
2、过程
去壁方法：酶解法（纤维素酶、果胶酶等）
融合方法：物理法：电融合法、离心法
化学法：聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+ —高pH融合法
原理：细胞膜的流动性、植物细胞的全能性
融合完成的标志：新细胞壁的形成
杂交技术成功的标志：获得杂种植株
3、优势：
打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种
4.变异类型：染色体数目变异

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