2.1.1植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)教案一、教學(xué)目標(biāo)1.說出植物細(xì)胞工程的基本原理。2.通過對菊花組織培養(yǎng)不同時(shí)期的材料進(jìn)行觀察和排序，建構(gòu)植物組織培養(yǎng)的基本流程，進(jìn)而概括出植物組織培養(yǎng)的概念。3.通過分析植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的要點(diǎn)，闡明植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的流程和概念，認(rèn)同植物體細(xì)胞雜交技術(shù)具有重要的應(yīng)用價(jià)值。4.通過菊花組織培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)操作，進(jìn)一步掌握植物組織培養(yǎng)技術(shù)。二、教學(xué)重難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)（1）植物組織培養(yǎng)的原理和過程。（2）植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的原理。2.教學(xué)難點(diǎn)植物組織培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)。三、教學(xué)過程細(xì)胞工程的概念闡述：指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)等多學(xué)科的原理和方法,通過細(xì)胞器、細(xì)胞或組織水平上的操作,有目的地獲得特定的細(xì)胞、組織、器官、個體或其產(chǎn)品的一門綜合性的生物工程。植物細(xì)胞工程的發(fā)展歷程：【本節(jié)聚焦】1.植物細(xì)胞工程的理論基礎(chǔ)是什么？2.什么是植物組織培養(yǎng)技術(shù)和植物體細(xì)胞雜交技術(shù)？3.怎樣進(jìn)行菊花的組織培養(yǎng)？【導(dǎo)入】從社會中來：“其茅葺，其葉青青，猶綠衣郎，挺節(jié)獨(dú)立，可敬可慕。迨（dài）夫花開，凝晴滾露，萬態(tài)千妍，薰（xūn）風(fēng)自來，四坐芬郁，豈非入蘭室乎！豈非有國香乎！”這是我國歷史上第一部蘭譜——《金漳（zhānɡ）蘭譜》（宋·趙時(shí)庚）中對蘭花的一段描述。從古至今，我國人民都把蘭花看作高潔、典雅的象征，很多人喜歡養(yǎng)蘭花。但是，蘭花種子通常發(fā)育不全，在自然條件下萌發(fā)率極低；傳統(tǒng)分株繁殖的方法又存在繁殖周期長、繁殖率低等問題，如果靠自然繁殖，蘭花的價(jià)格可想而知了。如何能讓名貴的蘭花大量、快速地繁殖，從而走入尋常百姓家呢？提示：植物組織培養(yǎng)技術(shù)。多肉進(jìn)行葉插繁殖為什么多肉葉片能發(fā)育成植株？需要具備哪些條件？【一、植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)】植物組織培養(yǎng)技術(shù)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)植物細(xì)胞工程的理論基礎(chǔ)是什么?答：細(xì)胞的全能性【細(xì)胞的全能性】1.全能性定義：細(xì)胞經(jīng)過分裂和分化后，仍然具有產(chǎn)生完整生物體或分化成其他各種細(xì)胞的潛能。2.具有全能性的原因：生物體的每一個細(xì)胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)。3.體現(xiàn)全能性的標(biāo)志：細(xì)胞→完整個體或其他各種細(xì)胞實(shí)例：胡蘿卜韌皮部細(xì)胞發(fā)育成完整植株受精卵發(fā)育成個體（動植物）蜜蜂受精卵發(fā)育成工蜂，卵細(xì)胞發(fā)育成雄峰用一片葉子、一片花瓣、一粒花粉繁殖出新的植株4.不體現(xiàn)全能性的實(shí)例：芽原基只能發(fā)育為芽，葉原基只能發(fā)育為葉5.不體現(xiàn)全能性的原因：基因在特定時(shí)間、空間條件下選擇性表達(dá)6.全能性大小的比較：隨著細(xì)胞分化程度的不斷提高,細(xì)胞的全能性逐漸降低。①受精卵>胚胎干細(xì)胞>生殖細(xì)胞>體細(xì)胞；②植物細(xì)胞>動物細(xì)胞?！径?、植物組織培養(yǎng)技術(shù)】1.概念：指將離體的植物器官、組織或細(xì)胞等，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其形成完整植株的技術(shù)。2.理論基礎(chǔ)：植物細(xì)胞的全能性3.一般過程：【相關(guān)概念】脫分化：在一定的激素和營養(yǎng)等條件的誘導(dǎo)下，已經(jīng)分化的細(xì)胞失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能，轉(zhuǎn)變?yōu)槲捶只募?xì)胞，進(jìn)而形成愈傷組織的過程。愈傷組織：不定形的薄壁組織團(tuán)塊。再分化：愈傷組織重新分化成芽、根等器官的過程。適宜的培養(yǎng)條件：（1）離體狀態(tài)（2）無菌操作（3）種類齊全、比例適合的營養(yǎng)物質(zhì)（4）植物激素（主要是生長素和細(xì)胞分裂素）誘導(dǎo)和調(diào)節(jié)（5）適宜的外界條件（溫度、pH、光照等）{探究?實(shí)踐}菊花的組織培養(yǎng)①外植體的消毒流水沖洗→酒精消毒30s→無菌水清洗2～3次→次氯酸鈉溶液處理30min→無菌水清洗2～3次。②外植體的切段將消過毒的外植體置于無菌培養(yǎng)皿中→用無菌濾紙吸去表面的水分→用解剖刀將外植體切成0.5～1cm長的小段。③接種外植體在酒精燈火焰旁，將外植體的1/3～1/2插入誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基中。用封口膜或瓶蓋封蓋瓶口，并在培養(yǎng)瓶上作好標(biāo)記。注意：接種時(shí)注意外植體的方向，不要倒插?。▽ⅰ靶螒B(tài)學(xué)上端”朝上，下端朝下）④誘導(dǎo)愈傷組織培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件：激素比例1：1、置于黑暗、提供有機(jī)碳源（蔗糖）⑤誘導(dǎo)生芽生根生芽過程：生長素比例少、有機(jī)營養(yǎng)、不需光照；生根過程：生長素比例多、無機(jī)營養(yǎng)、需光照。⑥移栽移栽前先打開封口膜或瓶蓋，讓試管苗在培養(yǎng)箱內(nèi)生長幾日。用流水清洗掉根部的培養(yǎng)基后，將幼苗移植到消過毒的蛭石或珍珠巖等環(huán)境中，待其長壯后再移栽入土。視頻演示：菊花的組織培養(yǎng)回顧實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與評價(jià)1.接種3~4d后，檢查外植體的生長情況，統(tǒng)計(jì)有多少外植體被污染，試分析它們被污染的可能原因。提示：培養(yǎng)基、接種工具滅菌不徹底；外植體消毒不徹底；操作過程不符合無菌操作要求等。2.從剛接種的外植體到長出愈傷組織需經(jīng)歷多少天？提示：兩周左右3.培育的試管苗能直接移栽到露地嗎？應(yīng)如何操作？提示：生根苗移栽技術(shù)的關(guān)鍵是既要充分清洗根系表面的培養(yǎng)基，又不能傷及根系。一般使用無土栽培方法。培養(yǎng)基質(zhì)要提前消毒，可以向培養(yǎng)基質(zhì)噴灑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的高錳酸鉀，并用塑料薄膜覆蓋12h，掀開塑料薄膜24h后才能移栽。新移栽的組培苗要在溫室過渡幾天，待其長壯后再移植到大田或盆中。4.進(jìn)一步探究若想探究生長素與細(xì)胞分裂素的使用比例對植物組織培養(yǎng)的影響，則應(yīng)如何設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn)？提示：①空白對照：不加任何激素；②實(shí)驗(yàn)組1：生長素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值為1；③實(shí)驗(yàn)組2：生長素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值大于1；④實(shí)驗(yàn)組3：生長素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值小于1。植物組織培養(yǎng)技術(shù)——過程【三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)】欲培育地上長番茄和地下結(jié)馬鈴薯的“超級作物”。你有什么好妙招？利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實(shí)現(xiàn)嗎？為什么？提示：不能。因?yàn)閮煞N生物之間存在著天然的生殖隔離。1.過程（植物細(xì)胞融合+植物組織培養(yǎng)）【相關(guān)提醒】（1）去除細(xì)胞壁①去壁原因：細(xì)胞壁阻礙著細(xì)胞間的雜交（阻礙了原生質(zhì)體間的融合）。②方法：酶解法。③相關(guān)酶：纖維素酶和果膠酶。*為什么用上述酶？提示：植物細(xì)胞的細(xì)胞壁主要由纖維素和果膠構(gòu)成*酶解法利用了原理？提示：酶的專一性*纖維素酶和果膠酶的酶溶液中一般加入一定濃度的無機(jī)鹽離子和甘露醇，試分析原因？提示：使溶液具有一定的滲透壓，防止原生質(zhì)體吸水過多而漲破，保持原生質(zhì)體正常（2）原生質(zhì)體間的融合理論基礎(chǔ)：細(xì)胞膜具有流動性方法：物理方法：電融合法、離心法化學(xué)方法：聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法（3）細(xì)胞融合完成的標(biāo)志*：融合的原生質(zhì)體重新產(chǎn)生細(xì)胞壁，形成雜種細(xì)胞驗(yàn)證再生出新壁的實(shí)驗(yàn)：質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原實(shí)驗(yàn)思考：1.參與此過程中的主要細(xì)胞器是？（高爾基體）2.雜種細(xì)胞的染色體數(shù)是多少？（兩親本染色體數(shù)之和）3.雜種細(xì)胞染色體組數(shù)是多少？（兩親本染色體組數(shù)之和）4.融合后，培養(yǎng)基中有幾種類型的細(xì)胞？（①未融合的細(xì)胞：A、B②兩兩融合的細(xì)胞：AA、BB、AB③多細(xì)胞融合體）總結(jié)：植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1.概念：將不同來源的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新植物體的技術(shù)。2.融合實(shí)例:3.理論基礎(chǔ)：細(xì)胞膜的流動性和細(xì)胞全能性4.步驟說明：1）酶解法去壁：纖維素酶和果膠酶2）理化法促融：物理法和化學(xué)法3）融合的原生質(zhì)體再生出細(xì)胞壁為雜種細(xì)胞，可誘導(dǎo)形成愈傷組織5.意義:打破生殖隔離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種，培育植物新品種。【課堂小結(jié)】【練習(xí)與應(yīng)用】一、概念檢測1.下圖是利用甲、乙兩種植物的各自優(yōu)勢，通過植物細(xì)胞工程技術(shù)培育高產(chǎn)、耐鹽的雜種植株的實(shí)驗(yàn)流程圖。下列相關(guān)敘述錯誤的是（A）A.進(jìn)行a處理時(shí)能用胰蛋白酶B.b是誘導(dǎo)融合后得到的雜種細(xì)胞C.c是培養(yǎng)后得到的具有耐鹽性狀的幼芽D.進(jìn)行d選擇時(shí)要將植株種在高鹽環(huán)境中2.科學(xué)家在制備原生質(zhì)體時(shí)，有時(shí)使用蝸牛消化道提取液來降解植物細(xì)胞的細(xì)胞壁。據(jù)此分析，蝸牛消化道提取液中可能含有什么成分?提示：纖維素酶和果膠酶二、拓展應(yīng)用“番茄—馬鈴薯”雜種植株沒有如科學(xué)家所想象的那樣，地上結(jié)番茄，地下長馬鈴薯，這是為