資源簡介

2.1.1植物細胞工程的基本技術
教學目標
1、說明植物組織培養和植物體細胞雜交的原理；
2、以流程簡圖的形式表示植物組織培養技術和植物體細胞雜交的過程。
3、列舉植物組織培養、植物體細胞雜交技術在生產實踐中的應用，解釋植物細胞工程給人們帶來的影響。
二、教學重難點
重點：細胞的全能性、植物組織培養技術
難點：植物組織培養技術
三、教學過程
教學過程 教師活動 學生活動
新課導入 【師】展示克隆技術、植物組織培養技術 其實這些都屬于細胞工程 提問：什么是細胞工程？ 細胞工程： 指應用細胞生物學、分子生物學和發育生物學等多學科的原理和方法，通過細胞器、細胞或組織水平上的操作，有目的地獲得特定的細胞、組織、器官、個體或其產品的一門綜合性的生物工程。 閱讀課本，思考回答問題
一、植物細胞工程的理論基礎--細胞的全能性 【師】本節我們學習植物細胞工程 §2.1.1植物細胞工程的基本技術 §2.1.2植物細胞工程的應用 【師】先學習§2.1.1植物細胞工程的基本技術 包括 植物組織培養 植物體細胞雜交 【師】這兩個技術的理論基礎是什么 一、植物細胞工程的理論基礎--細胞的全能性 1.全能性定義： 細胞經過分裂和分化后，仍然具有產生完整生物體或分化成其他各種細胞的潛能。 2.全能性的原因： 生物體的每一個細胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質。 3.體現全能性的標志：細胞→ 完整個體或其他各種細胞 實例： 胡蘿卜韌皮部細胞發育成完整植株 受精卵發育成個體（動植物） 蜜蜂受精卵發育成工蜂，卵細胞發育成雄峰 用一片葉子、一片花瓣、一粒花粉繁殖出新的植株 【師】芽原基只能發育成芽、葉原基只能發育成葉，能體現全能性嗎？ 4.全能性大小的比較： ①受精卵>胚胎干細胞>生殖細胞>體細胞； ②植物細胞>動物細胞。 【師】展示問題，引導學生總結全能性體現的條件 1.是不是所有的活細胞都具有全能性？ 2.種子發育成植株體現了全能性了嗎？ 3.細胞具有的全能性一定能表現出來嗎？ 5、細胞表現全能性的條件（植物） （1）離體狀態 （2）無菌操作 （3）種類齊全、比例適合的營養物質 （4）植物激素（主要是生長素和細胞分裂素）誘導和調節 （5）適宜的外界條件（溫度、pH、光照等） 全能性舉例---多肉進行葉插繁殖 【師】一個植物的葉片細胞能發育成植株？需要具備哪些條件？ 聯系以前學過的知識，思考回答問題。 植物細胞的全能性 思考回答：不能、基因在特定時間、空間條件下選擇性表達 討論思考問題，總結全能性體現的條件 思考問題
二、植物組織培養技術 1、概念 指離體的植物器官、組織或細胞等，培養在人工控制的培養基上，給予適宜的培養條件，誘導其分化為完整植株的技術。 2、原理：植物細胞的全能性 3、過程 【師】 指導學生閱讀教材P35第二段及“探究實踐”，回答下列問題。 1.什么是外植體？ 2.什么是脫分化？ 3.什么是愈傷組織？ 4.什么是再分化？ 【師】歸納總結 1）外植體:離體的植物器官、組織、細胞。 如：植物的莖尖、幼嫩的葉片、花藥等 2）脫分化： 在一定的激素和營養等條件的誘導下，已經分化的細胞失去其特有的結構和功能，轉變為未分化的細胞，進而形成愈傷組織的過程。 注意：避光、植物激素（細胞分裂素和生長素） 3）愈傷組織：特點 離體的植物器官、組織或細胞，在培養一段時間以后，通過細胞分裂，形成一種 a高度液泡化、 b無定形狀態薄壁細胞組成的 c排列疏松無規則的組織。 4）再分化： 愈傷組織重新分化根或芽等器官的過程。 注意：需光照、激素（生長素和細胞分裂素） 【師】決定植物脫分化、再分化的關鍵因素是什么？ 4、實例：菊花的組織培養 實驗原理：植物細胞的全能性 實驗目的 1.了解植物組織培養的基本原理。 2.了解生長素和細胞分裂素的濃度、用量的比例對菊 花愈傷組織形成和分化的影響。 3.嘗試進行植物組織培養。 材料用具 （1）外植體：幼嫩的菊花莖段。 （2）體積分數為70%的酒精：對手、超凈工作臺、外植體進行消毒。 （3）質量分數為5%左右的次氯酸鈉溶液：對外植體進行消毒。 （4）無菌水：清洗外植體。 （5）MS培養基：（P116--參見本書附錄1） 包括無機營養成分（水和無機鹽）、有機營養成分（蔗糖、氨基酸、維生素等）、特定濃度和比例的激素（主要是生長素和細胞分裂素）。 拓展1：植物組織培養常用的培養基配方P116 用具：50mL錐形瓶（或植物組織培養瓶）、燒杯、酒精燈、超凈工作臺、高壓蒸汽滅菌鍋、培養箱、封口箱、封口膜、濾紙、標簽、消毒用酒精棉球、培養皿、解剖刀、鑷子等 方法步驟： 1、消毒 ①雙手和超凈工作臺臺面：用酒精擦拭 ②外植體: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、外植體切段 將消過毒的外植體置于無菌培養皿中 →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插入誘導愈傷組織的培養基中。用封口膜或瓶蓋封蓋瓶口，并在培養瓶上作好標記。 4、誘導愈傷組織--脫分化 將接種了外植體的錐形瓶置18-22℃的培養箱中培養。 5、誘導生芽生根--再分化 生芽過程：誘導生芽的培養基 生根過程：誘導生根的培養基 6、移栽 打開封口膜或瓶蓋，讓試管苗在培養箱內生長幾日。 流水清洗掉根部的培養基后，將幼苗移植到消過毒的蛭石或珍珠巖等環境中， 長壯后再移栽入土。 【師】播放實驗視頻，歸納總結 方法步驟： 練習鞏固 閱讀教材P35第二段及“探究實踐”，回答下列問題。 閱讀課本，思考回答問題 植物激素的種類和比例（細胞分裂素和生長素） 認真聽講 觀看視頻，歸納總結
三、植物體細胞雜交技術 【師】若想得到一株地上結番茄，地下長土豆的植株，用傳統雜交手段能達到目的嗎？ 1、定義： 將不同來源的植物細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新植物體的技術 【師】指導學生閱讀課本，思考以下問題 1．你認為兩個來自不同植物的體細胞完成融合，遇到的第一個障礙是什么？ 2．有沒有一種溫和的去壁方法呢？ 3、植物細胞去掉細胞壁后叫什么？ 4．為什么兩個原生質體能發生融合，這與細胞膜的什么特性有關？(細胞融合的基礎) 5、人工誘導原生質體融合的方法有哪些？ 6．原生質體融合的標志是什么？ 7．如何將雜種細胞培育成雜種植株？ 8．植物體細胞雜交技術完成的標志是什么？ 9、植物體細胞雜交的原理是什么？ 【師】總結植物體細胞雜交的過程 2、過程 去壁方法：酶解法（纖維素酶、果膠酶等） 融合方法：物理法：電融合法、離心法 化學法：聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+ —高pH融合法 原理：細胞膜的流動性、植物細胞的全能性 融合完成的標志：新細胞壁的形成 雜交技術成功的標志：獲得雜種植株 3、優勢： 打破生殖隔離，實現遠緣雜交育種，培育植物新品種 4.變異類型：染色體數目變異 思考問題，進入新課學習 閱讀課本，思考以下問題，尋找答案
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課堂總結
板書設計
2.1.1植物細胞工程的基本技術
細胞工程：
指應用細胞生物學、分子生物學和發育生物學等多學科的原理和方法，通過細胞器、細胞或組織水平上的操作，有目的地獲得特定的細胞、組織、器官、個體或其產品的一門綜合性的生物工程。
一、植物細胞工程的理論基礎--細胞的全能性
1.全能性定義：
細胞經過分裂和分化后，仍然具有產生完整生物體或分化成其他各種細胞的潛能。
2.全能性的原因：
生物體的每一個細胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質。
3.體現全能性的標志：細胞→ 完整個體或其他各種細胞
4.全能性大小的比較：
①受精卵>胚胎干細胞>生殖細胞>體細胞；
②植物細胞>動物細胞。
5、細胞表現全能性的條件（植物）
（1）離體狀態
（2）無菌操作
（3）種類齊全、比例適合的營養物質
（4）植物激素（主要是生長素和細胞分裂素）誘導和調節
（5）適宜的外界條件（溫度、pH、光照等）
二、植物組織培養技術
1、概念
指離體的植物器官、組織或細胞等，培養在人工控制的培養基上，給予適宜的培養條件，誘導其分化為完整植株的技術。
2、原理：植物細胞的全能性
3、過程
1）外植體:離體的植物器官、組織、細胞。
2）脫分化：
在一定的激素和營養等條件的誘導下，已經分化的細胞失去其特有的結構和功能，轉變為未分化的細胞，進而形成愈傷組織的過程。
注意：避光、植物激素（細胞分裂素和生長素）
3）愈傷組織：特點
a高度液泡化、
b無定形狀態薄壁細胞組成的
c排列疏松無規則的組織。
4）再分化：
愈傷組織重新分化根或芽等器官的過程。
注意：需光照、激素（生長素和細胞分裂素）
4、實例：菊花的組織培養
方法步驟：
三、植物體細胞雜交技術
1、定義：
將不同來源的植物細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新植物體的技術
2、過程
去壁方法：酶解法（纖維素酶、果膠酶等）
融合方法：物理法：電融合法、離心法
化學法：聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+ —高pH融合法
原理：細胞膜的流動性、植物細胞的全能性
融合完成的標志：新細胞壁的形成
雜交技術成功的標志：獲得雜種植株
3、優勢：
打破生殖隔離，實現遠緣雜交育種，培育植物新品種
4.變異類型：染色體數目變異

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