植物细胞工程的基本技术.docx
植物细胞工程的基本技术
??一、教学目标
1.知识与技能目标
简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。
理解植物组织培养和植物体细胞杂交技术的原理和过程。
尝试进行植物组织培养的操作。
2.过程与方法目标
通过阅读、讨论、观看视频等方式,培养学生自主学习和合作探究的能力。
通过对植物组织培养和植物体细胞杂交技术的学习,培养学生分析问题和解决问题的能力。
3.情感态度与价值观目标
认同细胞工程所依赖的理论基础,关注细胞工程的发展和应用前景。
培养学生严谨的科学态度和创新精神。
二、教学重难点
1.教学重点
植物组织培养的原理和过程。
植物体细胞杂交的原理和过程。
2.教学难点
植物组织培养过程中无菌操作的重要性和方法。
植物体细胞杂交过程中杂种细胞的筛选和培养。
三、教学方法
讲授法、讨论法、演示法、实验法相结合
四、教学过程
(一)导入新课(5分钟)
展示一些通过植物细胞工程技术培育出的奇花异草、抗虫抗病的农作物等图片,如五彩斑斓的蝴蝶兰、个头超大的太空椒等,引起学生的兴趣。然后提问学生:这些神奇的植物是如何培育出来的呢?从而引出本节课的主题植物细胞工程的基本技术。
(二)植物细胞工程概述(5分钟)
简要介绍植物细胞工程的概念:植物细胞工程是指以植物细胞为基本单位,在离体条件下进行培养、繁殖或人为地使细胞的某些生物学特性按人们的意愿发生改变,从而改良品种或创造新物种的过程。强调植物细胞工程的重要意义,如快速繁殖优良品种、培育无病毒植株、创造新物种等,让学生了解学习本节课内容的价值。
(三)植物组织培养技术(20分钟)
1.原理(5分钟)
通过PPT展示植物细胞全能性的概念:具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞,都具有发育成完整生物体的潜能,也就是说,每个生物细胞都具有全能性。举例说明植物细胞全能性的体现,如胡萝卜的韧皮部细胞在适宜条件下能发育成完整的植株,让学生理解植物细胞全能性是植物组织培养的理论基础。
2.过程(10分钟)
结合教材上的植物组织培养流程图,详细讲解植物组织培养的过程:
外植体的选取:选取植物的离体器官、组织或细胞,如茎尖、根尖、叶片等作为外植体。以茎尖为例,说明选取茎尖的原因是茎尖细胞分裂旺盛,病毒极少,甚至无病毒,可培育出无病毒植株。
脱分化:将外植体接种到培养基上,在无菌条件下培养,外植体经过细胞分裂形成愈伤组织。愈伤组织是一团排列疏松而无规则、高度液泡化的、呈无定形状态的薄壁细胞。通过图片展示愈伤组织的形态,让学生直观感受。
再分化:将愈伤组织转移到分化培养基上继续培养,愈伤组织重新分化成根、芽等器官,进而发育成完整的植株。通过动画演示再分化的过程,使学生更清晰地理解这一阶段细胞的变化。
3.条件(5分钟)
强调植物组织培养需要的条件:
无菌条件:讲解无菌操作的重要性,如防止微生物污染导致培养失败。介绍常用的无菌技术,如培养基的高压蒸汽灭菌、外植体的消毒、接种过程在超净工作台上进行等。
营养物质:培养基中应含有水、无机盐、碳源(如蔗糖)、氮源(如氨基酸)、维生素等营养物质,满足植物细胞生长和发育的需要。
植物激素:生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。讲解不同比例的生长素和细胞分裂素对植物组织培养的影响,如生长素含量高于细胞分裂素时,有利于根的分化;细胞分裂素含量高于生长素时,有利于芽的分化。
适宜的温度、pH和光照:适宜的温度一般为25℃左右,pH为5.8左右,不同阶段对光照的要求不同,如脱分化阶段一般不需要光照,再分化阶段需要光照。
(四)植物体细胞杂交技术(20分钟)
1.原理(5分钟)
通过PPT展示植物体细胞杂交的概念:将不同种的植物体细胞,在一定条件下融合成杂种细胞,并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。强调植物体细胞杂交的原理包括细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。解释细胞膜流动性是细胞融合的基础,植物细胞全能性是杂种细胞发育成完整植株的保障。
2.过程(10分钟)
结合教材上的植物体细胞杂交流程图,详细讲解植物体细胞杂交的过程:
去除细胞壁:利用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞的细胞壁,获得原生质体。通过图片展示去除细胞壁前后的细胞形态变化,让学生理解这一步骤的作用。
诱导原生质体融合:用物理法(如离心、振动、电激)或化学法(如聚乙二醇)诱导不同植物的原生质体融合,形成杂种细胞。通过动画演示原生质体融合的过程,让学生观察融合的动态变化。
筛选杂种细胞:利用选择培养基筛选出杂种细胞。讲解选择培养基的成分和筛选原理,如在培养基中加入特定的抗生素或其他物质,只有杂种细胞才能生长,从而淘汰未融