1、名校名 推薦植物細(xì)胞工程一、教學(xué)目標(biāo)1. 簡述植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交技術(shù)。2. 列舉植物細(xì)胞工程的實際應(yīng)用。3. 嘗試進(jìn)行植物組織培養(yǎng)。二、教學(xué)重點和難點1.教學(xué)重點（ 1） 植物組織培養(yǎng)的原理和過程。（2） 植物體細(xì)胞雜交的原理。（ 3） 植物細(xì)胞工程應(yīng)用的實例。2.教學(xué)難點植物組織培養(yǎng)的實驗。三、教學(xué)策略本節(jié)教材內(nèi)容對學(xué)生來說，雖說在必修模塊中學(xué)了一些細(xì)胞的知識，但仍然是一個新的領(lǐng)域， 學(xué)習(xí)起來有一定的困難。教師可采用講授為主結(jié)合討論的方法進(jìn)行教學(xué)。具體建議如下。在細(xì)胞的全能性及細(xì)胞分化的實質(zhì)、植物組織培養(yǎng)技術(shù)這部分內(nèi)容的教學(xué)中，首先可用教材上的菊花圖引入本節(jié)的標(biāo)題，同時提出一個問題

2、為什么植物的一個花瓣就可以培育出完整的植株呢？以引入本節(jié)課的第一個問題細(xì)胞的全能性及分化。 關(guān)于細(xì)胞的全能性和細(xì)胞分化這部分內(nèi)容，因為學(xué)生在必修模塊中學(xué)過，所以可以提問的方式讓學(xué)生回顧，教師再根據(jù)學(xué)生的回答情況按教材上的內(nèi)容進(jìn)行講解。然后再通過“怎樣把植物的一個花瓣培育成完整的植株 ”這個問題引入本節(jié)課的重點及難點問題植物組織培養(yǎng)技術(shù)。教材這部分的內(nèi)容是通過實驗 “胡蘿卜的組織培養(yǎng) ”來進(jìn)行討論和總結(jié)的，應(yīng)當(dāng)盡量創(chuàng)造條件完成這個實驗。在不具備完成該實驗條件的學(xué)校， 可以帶領(lǐng)學(xué)生參觀組培實驗室， 或讓學(xué)生觀看植物組織培養(yǎng)技術(shù)的錄像片。同時結(jié)合教材的討論題進(jìn)行教學(xué)，還可再補充兩個問題：（ 1）離體

3、的器官、組織或細(xì)胞如果不進(jìn)行脫分化處理，能否培養(yǎng)成完整植物體？（ 2）決定植物細(xì)胞脫分化、再分化的關(guān)鍵因素是什么？在植物體細(xì)胞雜交技術(shù)及植物繁殖的新途徑的教學(xué)中，首先可通過教材上的番茄 馬鈴薯實例引入， 讓學(xué)生思考20 世紀(jì) 60 年代，一些科學(xué)家提出這樣一個設(shè)想：讓番茄與馬鈴薯雜交， 培育出地上結(jié)番茄果實，地下結(jié)馬鈴薯塊莖的植物。如果要實現(xiàn)這一設(shè)想，你認(rèn)為可以采用哪些方法？這樣一來一下子就把學(xué)生吸引到本節(jié)課要解決的問題植物體細(xì)胞雜交技術(shù)上。 隨后讓學(xué)生分析植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的概念，再根據(jù)此概念， 結(jié)合學(xué)生原有的植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)特點、酶的特性及新學(xué)習(xí)的植物組織培養(yǎng)技術(shù)的知識來回答下述問題：（ 1）

4、要想讓兩個來自不同植物的體細(xì)胞融合在一起，遇到的第一個障礙是什么？（ 2）有沒有一種溫和的去細(xì)胞壁的方法？（ 3）如果兩個來源不同的原生質(zhì)體發(fā)生融合形成了雜種細(xì)胞，下一步該對此細(xì)胞做何種處理？（ 4）如何將雜種細(xì)胞培育成雜種植株？與學(xué)生一起討論后，再按教材上的植物體細(xì)胞雜交技術(shù)流程圖進(jìn)行總結(jié)，重點講解以下內(nèi)容。 流程圖中為了簡化， 僅畫了一個馬鈴薯的原生質(zhì)體與一個番茄的原生質(zhì)體之間的融合，可真正在實際操作過程中， 是把許多馬鈴薯的原生質(zhì)體和許多番茄的原生質(zhì)體放在一起，讓它們自由融合，再從中篩選出所需的雜種細(xì)胞。由于不同種的細(xì)胞其細(xì)胞膜的特點不一樣，如不作任何處理，把它們放在一起，讓它們自然融合

5、是不可能的，所以原生質(zhì)體間的融合必須要人工誘導(dǎo)。最后要特別強調(diào)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的意義， 以及植物體細(xì)胞雜交已取得的進(jìn)展和尚未解決的問題， 使學(xué)生認(rèn)同科學(xué)是一個不斷發(fā)展的過程，激發(fā)學(xué)生探索生命科學(xué)奧秘的興趣及勇于質(zhì)疑的科學(xué)精神。1名校名 推薦在植物繁殖新途徑的教學(xué)中，首先可由植物組織培養(yǎng)技術(shù)引入，讓學(xué)生回憶植物組織培養(yǎng)技術(shù)的基本原理和過程，思考利用這項技術(shù)能做哪些工作？再逐一講解微型繁殖技術(shù)、作物脫毒及人工種子。微型繁殖技術(shù)的特點教師需從教材中提煉出來：繁殖速度快； “高保真 ”（因為是無性繁殖）； 不受自然生長季節(jié)的限制（因為在具有一定人工設(shè)施的室內(nèi)生產(chǎn)）。關(guān)于植物組織培養(yǎng)的其他應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)參

6、照教材的思路，先介紹生產(chǎn)實踐中遇到的問題，說明社會生產(chǎn)的實際需要，再介紹科技人員是如何應(yīng)用植物組織培養(yǎng)技術(shù)解決這些問題的。例如，關(guān)于在作物脫毒中的應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)先介紹長期進(jìn)行無性繁殖的作物，易積累感染的病毒，導(dǎo)致產(chǎn)量降低， 品質(zhì)變差， 而植物的分生區(qū)一般不會感染病毒，用分生區(qū)的細(xì)胞進(jìn)行組織培養(yǎng)，就能得到大量的脫毒苗。這樣進(jìn)行教學(xué)， 一是能夠讓學(xué)生更好地理解先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用價值，二是能夠調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，三是有利于培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。在細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)的教學(xué)中，盡管此內(nèi)容是植物組織培養(yǎng)技術(shù)在另一方面的重要應(yīng)用， 但由于學(xué)生對此內(nèi)容易于理解，所以教師可先讓學(xué)生閱讀教材，再結(jié)合資料分析

7、，師生共同討論資料分析中的討論題。四、答案和提示2.1.1 植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)（一）思考與探究1.為什么 “番茄 馬鈴薯 ”超級雜種植株沒有如科學(xué)家所想像的那樣，地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯？提示： 1978 年，梅爾徹斯 （ melchers ）等人首次獲得了馬鈴薯與番茄的屬間體細(xì)胞雜種。他們將培育的二倍體馬鈴薯品系和番茄葉片細(xì)胞進(jìn)行融合，所產(chǎn)生的雜交株被稱為“馬鈴薯番茄 ”。像大多數(shù)雜種一樣，雜交株同時具有馬鈴薯和番茄的形態(tài)特征。其中一些植株形成了“類似塊莖的生殖根 ”，但是沒有產(chǎn)生可結(jié)實的花、果實以及真正意義上的塊莖。到目前為止“馬鈴薯 番茄 ”一類的體細(xì)胞雜交植物還不能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，但

8、是其研究價值不可忽視。至于馬鈴薯 番茄沒有像人們預(yù)想的那樣地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯， 主要原因是： 生物基因的表達(dá)不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的， 所以馬鈴薯 番茄雜交植株的細(xì)胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達(dá)受到相互干擾，不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達(dá)，雜交植株不能地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯就是很自然的了。2.自然界中有一種含有葉綠體的原生動物眼蟲，說明植物的細(xì)胞器同樣可以在某些動物細(xì)胞中存活， 請?zhí)接懀?動物細(xì)胞與植物細(xì)胞之間可以實現(xiàn)雜交嗎？如果理論上可行，請設(shè)計出具體實驗方案。提示：根據(jù)眼蟲的特點，動物細(xì)胞和植物細(xì)胞之間在理論上是可以實現(xiàn)雜交

9、的。具體的實驗方案可以設(shè)計如下：2名校名 推薦（二）正文中討論題【實驗胡蘿卜的組織培養(yǎng)】1.在組織培養(yǎng)實驗中，為什么要強調(diào)所用器械的滅菌和實驗人員的無菌操作？提示：植物組織培養(yǎng)中用到的培養(yǎng)基含有豐富的營養(yǎng)成分，有利于培養(yǎng)物的生長，然而各種雜菌同樣也可以在上面迅速生長，所以植物組織培養(yǎng)過程中污染現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。培養(yǎng)基一旦被污染， 迅速生長的各種雜菌不但會和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng)，而且這些雜菌生長的過程中會生成大量對培養(yǎng)物有害的物質(zhì)，導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡。造成培養(yǎng)基污染的因素有很多，一般包括： 外植體帶菌、 培養(yǎng)瓶和各種器械滅菌不徹底、操作人員操作不規(guī)范等。所以在組織培養(yǎng)實驗中用到的植物材料和各種器械都要進(jìn)行

10、徹底地滅菌，實驗人員操作一定要規(guī)范，避免帶入雜菌。2.在本實驗中，切取胡蘿卜塊根時強調(diào)要切取含有形成層部分，原因是這部分容易誘導(dǎo)形成愈傷組織。請思考一下，胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花），是否也能培養(yǎng)成小植株，你能用實驗的方法進(jìn)行驗證嗎？提示：胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花）也能培養(yǎng)再生形成小植株，只是誘導(dǎo)愈傷組織比較困難。 可以讓學(xué)生參考利用胡蘿卜根進(jìn)行組織培養(yǎng)的實驗，嘗試設(shè)計出利用胡蘿卜的莖、葉、花進(jìn)行組織培養(yǎng)的實驗流程。3.請根據(jù)上面的實驗過程，概括出植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡圖。提示：2.1.2 植物細(xì)胞工程的實際應(yīng)用（一）思考與探究1.通過查閱資料，請你再列舉出植物組織培養(yǎng)技術(shù)在我們生

11、活中的另外一些應(yīng)用。提示： a. 拯救瀕危植物； b. 提供食品制作的原料；c. 利用愈傷組織進(jìn)行轉(zhuǎn)基因操作。2.請查閱植物人工種子制備技術(shù)的詳細(xì)過程，設(shè)計出制備技術(shù)的主要流程圖。提示：誘導(dǎo)植物愈傷組織體細(xì)胞胚的誘導(dǎo)體細(xì)胞胚的成熟體細(xì)胞胚的機械化包裹貯藏或種植3名校名 推薦3.請查閱相關(guān)文獻(xiàn)，設(shè)計出一種植物花藥組織培養(yǎng)和染色體加倍的實驗流程。提示：花藥花粉細(xì)胞培養(yǎng)愈傷組織分化出小植物單倍體植株正常植株（二）正文中討論題1.人們利用植物的微型繁殖技術(shù)來進(jìn)行工廠化育苗生產(chǎn)，這是利用了該項技術(shù)的哪些特點？提示：植物 “微型 ”繁殖技術(shù)具有高效性和可以保持種苗的優(yōu)良遺傳特性的優(yōu)勢。工廠化大規(guī)模育苗生產(chǎn)

12、正是利用了植物 “微型 ”繁殖技術(shù)的這兩方面優(yōu)勢。 利用植物 “微型 ”繁殖技術(shù)我們可以在短時間中獲得大量的優(yōu)質(zhì)種苗。2.人工種子之所以神奇，是由于它具有天然種子不可比擬的特點，想一想它們具有哪些優(yōu)點？提示：人工種子的優(yōu)點：（ 1）天然種子由于在遺傳上具有因減數(shù)分裂引起的重組現(xiàn)象，因而會造成某些遺傳性狀的改變；天然種子在生產(chǎn)上受季節(jié)限制，一般每年只繁殖 12 次，有些甚至十幾年才繁殖一次。而人工種子則可以完全保持優(yōu)良品種的遺傳特性，生產(chǎn)上也不受季節(jié)的限制。（ 2）試管苗的大量貯藏和運輸也是相當(dāng)困難的。人工種子則克服了這些缺點，人工種子外層是起保護(hù)作用的薄膜，類似天然種子的種皮，因此，可以很方便

13、地貯藏和運輸。3.人工種皮是保證包裹在其中的胚狀體順利生長成小植株的關(guān)鍵部分，請?zhí)接懭斯しN皮中應(yīng)該具有的有效成分是什么？為了促進(jìn)胚狀體的生長發(fā)育，我們還可以向人工種皮中加入哪些物質(zhì)？提示：針對植物種類和土壤等條件，在人工種子的包裹劑中還可以加入適量的養(yǎng)分、無機鹽、有機碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌等。為了促進(jìn)胚狀體的生長發(fā)育，還可以向人工種皮中加入一些植物生長調(diào)節(jié)劑。4.高效抗癌的藥物紫杉醇，雖然能造福人類，但卻為瀕危的紅豆杉帶來一場滅頂之災(zāi)。以“我們能否利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)大量生產(chǎn)紫杉醇，從而拯救紅豆杉”為題， 與同學(xué)展開討論，說出植物組織培養(yǎng)技術(shù)在節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境方面的重要意義。提示：可以利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)來大量生產(chǎn)紫杉醇?，F(xiàn)在國內(nèi)外的科學(xué)家們正在研究利用植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)來大量培育紅豆杉細(xì)胞，希望利用這種方法來