资源简介

2.1植物细胞工程
【教学目标】
课程标准与本节相对应的要求是：阐明植物组织是在一定条件下，将离体植物器官、组织和细胞在适宜的培养条件下诱导形成愈伤组织，并重新分化，最终形成完整植株的过程；概述植物体细胞杂交是将不同植物体细胞在一定条件下融合成杂合细胞，继而培育成新植物体的技术。据此，结合教材内容，确定本节教学目标：
1.概述植物组织培养的原理和过程
2.分析植物体细胞杂交的要点，阐明植物体细胞杂交技术的流程和概念
3.通过菊花组织培养的实验操作，进一步掌握植物组织培养技术
【教学重难点】
1、教学重点
（1）植物组织培养的原理和过程
（2）植物体细胞杂交技术的原理
2、教学难点
（1）植物组织培养的实验
【新课导入】
从社会中来：“其茅葺，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬可慕。迨（dài）夫花开，凝晴滚露，万态千妍，薰（xūn）风自来，四坐芬郁，岂非入兰室乎！岂非有国香乎！”这是我国历史上第一部兰谱——《金漳（zhānɡ）兰谱》（宋·赵时庚）中对兰花的一段描述。从古至今，我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征，很多人喜欢养兰花。但是，兰花种子通常发育不全，在自然条件下萌发率极低；传统分株繁殖的方法又存在繁殖周期长、繁殖率低等问题，如果靠自然繁殖，兰花的价格可想而知了。如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖，从而走入寻常百姓家呢？
提示：植物组织培养技术
【新课讲解】
（一）植物组织培养技术
教师活动：以菊花的组织培养实验为例，利用课件介绍植物组织培养的概念和流程，并展示流程图，让学生加深植物组织培养的过程，促进他们理解和掌握相关概念。
根据实验步骤一步一步讲解，并提出相关问题引起学生思考。
外植体制备：什么是外植体？为什么外植体要消毒？怎么消毒？整个实验过程为什么都要在无菌操作下完成？
培养愈伤组织：什么是愈伤组织？形态如何？怎么形成的？诱导愈伤组织需要什么条件？
愈伤组织再分化产生芽和根：再分化需要什么培养条件？植物激素的种类和比例对愈伤组织的分化结果有何影响？如何运用植物激素来诱导愈伤组织形成幼苗？
移栽试管苗
从整个实验总结出植物细胞表现全能性需要哪些条件？
学生活动：通过阅读课本和老师的讲解，经过分析和讨论认识到，在一定的培养条件下，已经分化的细胞可以启动细胞分裂、脱分化和再分化；植物激素中主要是生长素和细胞分裂素的比例对愈伤组织再分化的结果产生影响。
设计意图：使学生完全理解植物组织培养的规程和每一步操作的目的，为他们进行植物组织培养实践打下基础。
植物体细胞杂交技术
教师活动：利用课件展示“番茄—马铃薯”的想象图，并介绍科学家以此进行的实验探究，通过这个实例，引出植物体细胞杂交的概念。
并通过课件，随植物体细胞杂交过程图的展示，引出一系列问题，引起学生思考：
利用传统有性杂交的方法能培育出番茄马铃薯吗？什么是植物体细胞杂交技术？
原生质体制备：在进行植物体细胞杂交时，为什么要去除细胞壁？去除细胞壁的方法是什么？什么是原生质体？原生质体和原生质层有什么区别？
原生质体融合：诱导融合的方法有哪些？融合的过程体现了细胞膜的什么特性？若只考虑两两融合，融合后的原生质体有哪些类型？所需的类型是什么？用什么方法可以得到所需类型？
细胞壁的再生：植物体细胞杂交完成的标志是什么？
得到杂种细胞后再如何操作才能得到杂种植株？
植物体细胞杂交技术有什么意义与缺点？
学生活动：听教师的讲解。思考、回答教师提出的问题，认识到：细胞壁会阻碍细胞融合，所以需要用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。原生质体需要在一些物理或化学的方法的帮助下诱导融合，融合后的杂交体细胞还需经过植物组织培养技术才能形成杂种植物。进而充分理解体细胞杂交的流程和意义。
设计意图：通过流程梳理主我体细胞杂交技术的流程，帮助学生形成对植物体细胞融合技术的整体认识通过问题来引导学生把握该技术的要点，提高学习效率。
植物繁殖的新途径
教师活动：创设情境，导入新课
简要介绍石斛和连翘的应用价值，提出问题：经济苗木、名贵花卉、珍稀植物等自然繁殖速度缓慢，繁殖效率低下或优良性状不易保持……如何解决？引出植物快速繁殖。
学生活动：联想到植物快速繁殖的实质是植物组织培养技术，而植物组织培养技术的生殖方式是无性生殖，能分析出快速繁殖的优点及相关事例。
设计意图：教师引导学生思考微型繁殖是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，实际上是无性生殖的一种。在繁殖过程中，细胞进行有丝分裂，因此亲、子代细胞内DNA相同具有相同的基因，因此能保证亲、子代遗产特性不变。利用这种技术能高效快速实现种苗的大量繁殖。通过快速繁殖的例子，让学生切身感受到科技对我国农业发展的促进作用。
展示生姜再生产上长期采用无性繁殖，容易感染多种病毒，使生姜品质变差，叶子皱缩且减产，且没有有效的防治办法，病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼嫩的器官和未成熟的组织中较少，在分生区几乎不含病毒。
教师活动：提出问题串，引导学生通过四个问题分析作物脱毒。1.我们可以用什么方式获取无毒的作物呢？2.为什么作物要脱毒？3.该选取什么部位的材料进行脱毒？4.选择该种细胞更易获得脱毒苗的理由是什么？联系植物组织培养技术，对应说出脱毒过程。教师再举一些现实生活中常见的作物脱毒实例，例如草莓、土豆、菠萝等。
学生活动：学生对第一个问题可以产生诸多联想，例如可以通过转基因技术获得无毒作物，教师在这里引导学生想到植物组织培养技术。作物脱毒的原因是无性繁殖的作物，容易将病毒传染给后代。病毒积累，导致作物产量降低、品质变差。选用分生区的细胞，理由在于植物分生区细胞病毒少，甚至没有病毒。学生小组讨论分析脱毒的具体过程。完成当堂检测1、2题。
设计意图：利用图片和文字资料，营造情境，有助于激活学生的思维。通过对文字的分析，注重学生对社会责任和科学思维的培养。作物脱毒是另一个植物组织培养取得实际应用成果非常多的领域，学生通过学习相关内容将进一步领悟生物技术造福人类。
（一）作物新品种的培育
教师活动：教师进一步创设情境，若要用高杆抗病植株和矮杆感病植株获得矮杆抗病纯种植株，该如何获得呢？除了杂交育种外，我们还学过一种更为简便的方式，即单倍体育种。在单倍体育种的全过程中哪里涉及到植物组织培养技术呢？而突变体的利用中实际上就是诱变育种，学生在必修二中已经学习过，在这里只做简单回顾和对知识的融会贯通。
学生活动：学生回忆单倍体育种的方法，能快速反应出单倍体育种的原理即染色体变异，后小组讨论出在花药离体培养的阶段涉及到植物组织培养技术。并能讲出单倍体育种的优点，后简单跟随教师回顾突变体的利用并回忆诱变育种的相关知识，即为突变体的产生原理和优缺点。
细胞产物的工厂化生产
教师活动： 教师介绍初生代谢物和次生代谢物的概念，学生要理解次生代谢物不是生物生长所必需的一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等）。实例为人参皂苷的工厂化生产，这个生产过程实际也是运用了植物组织培养技术。
学生活动： 生产过程：第一步，选择人参根作为外植体进行培养，产生愈伤组织，经过培养选择找到增殖快而且细胞内人参皂甙含量高的细胞株作为种质，其中一部分作为保存用，以备下一次生产用，一部分进行发酵生产。第二步，将第一步选择到的细胞株在发酵罐中得适合培养液中进行液体培养，增加细胞数量。第三部，将发酵罐中培养的细胞进行破碎，从中提取人参皂甙。完成当堂检测3、4题。
设计意图：细胞产物的工厂化生产是植物组织培养技术与发酵工程技术相结合产生的一项新技术，该技术近年来发展迅速，我国在该领域取得了不少进展。教材先介绍了次生代谢物的种类和作用；在学生具备这些基础知识的基础上，再阐述了进行细胞产物的工厂化生产的原因和意义，进一步还通过细胞产物的工厂化生产为紫杉醇的生产提供新思路的例子，深化学生对这项技术的认识，让他们从中感悟生物技术在解决人类面临的一些问题时发挥的重要作用。
【板书】
2.1植物细胞工程
一、植物微型繁殖新途径
1、 微型繁殖与无性生殖
2．微型繁殖与作物脱毒
3、 人工种子
二、作物新品种的培育
1、单倍体育种的优点是：
2、突变体的利用
三、 细胞产物的工厂化生产过程

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