苏教版生物选修三《2.2 植物细胞工程的应用》教学设计

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1、植物细胞工程的应用教学目标1简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。2列举植物细胞工程的实际应用。 3尝试进行植物组织培养。 教学重点 1 植物组织培养的原理和过程。 2 植物体细胞杂交的原理。 3 植物细胞工程应用的实例。 教学难点 1 植物组织培养的实验。 细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。 一、植物细胞工程的基本技术1 基本原理理论基础：植物细胞具有全能性（原因：每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因） 。属于无

2、性繁殖，现已推广应用。 细胞全能性比较：受精卵生殖细胞未分化细胞 成熟细胞练习：植物细胞表现出全能性的必要条件是_。2基本概念： 细胞脱分化：是指让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转化成未分化细胞的过程。 细胞再分化：是指愈伤组织继续培养，重新分化成根或芽等器官的过程。植物组织培养：是指在无菌和人工条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。3愈伤组织特点 ：排列疏松、无规则、高度液泡化、无定形的未分化的薄壁细胞。 4组织培养优点：取材少、耗时短、繁殖率高、便于自动化管理。 5组织培养用途：快速

3、繁殖名贵的花卉和果树；培育无病毒植物(采用根尖、茎尖组织) 等。6细胞培养技术的条件：无菌操作 7培养基的组成：无机营养成分、有机营养成分、激素、琼脂四部分组成。培养基成分主要内容与作用 水水（H 2O）：为细胞代谢提供条件，参与细胞代谢 无机盐大量元素：N、P 、S、K 、Ca、.Mg 微量元素：Fe、Mn、Mo、B、Cu 、Zn 满足植物对各矿质元素的需求，参与各种物质合成、代谢调节，生长必需 碳源蔗糖重要营养成分：愈伤组织不光合，利用蔗糖异养生活 大气 CO2 重要碳源：完成组织分化，形成营养器官后，叶片能进行光合自养 氮原 NH4+、NO 3：合成核酸、蛋白质、辅酶、核苷酸等 生长因子

4、细胞分裂素、生长素必不可少的调节物质：诱导脱分化形成愈伤组织，诱导愈伤组织再分化成植株 维生素明显促进离体组织的生长8植物组织培养的操作基本流程实例：【实验 胡萝卜的组织培养】方法与步骤1清洗材料：将胡萝卜用自来水冲洗干净，用刮皮刀除去表皮 1-2mm，横切成大约 10mm厚的切片。用酒精棉球擦手消毒） （下列各步骤全部在无菌条件下进行。 ）2消毒材料：胡萝卜片经 70%乙醇处理 30 秒钟后，用无菌水冲洗 23 次，再用饱和漂白粉溶液（次氯酸钠溶液）浸泡 30 分钟，无菌水冲洗 23 次。3制备外殖体：用无菌的滤纸吸去胡萝卜段表面的水分。在消毒瓷砖上，用无菌的解剖刀将胡萝卜段切成 1cm 厚

5、的横切片，再选取有形成层的部位，切取 1cm3 左右的小块。 4接种：将胡萝卜组织小块接种培养基表面。用锡箔纸封盖瓶口，并用橡皮筋扎实。在培养瓶的标签上写明材料名称、接种日期和编号。 5材料培养：将培养物一部分置于 23260C 温箱中暗培养。 （可用另一部分到光照培养室中进行培养，以比较光照和暗培养对愈伤组织诱导的反映。 ）6观察与记录 4 天后，检查培养材料的污染情况并作好记录。 14 天后，观察愈伤组织的生长情况并作好记录。 （外植体表面开始变得粗糙，有许多光亮点出现，这是愈伤组织开始形成的症状。 ）7 培养一段时间后，将生长良好的愈伤组织转接到分化培养基上。培养一段时间后，胡萝卜的愈伤

6、组织就可以诱导出试管苗。然后将试管苗移载到大田，培养成正常植株。 二、植物体细胞杂交技术1概念：将不同种的植物细胞，在一定条件下融合杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。 2基本原理：34人工诱导的方法 物理方法：离心、振动、电激等 化学方法；聚乙二醇（PEG） 5意义：克服远缘杂交不亲和的障碍，打破物种之间的生殖隔离、扩大遗传重组范围。三、植物细胞的实际应用 1 快速繁殖、培育无病毒植株2细胞培养生产药物、食品添加剂、香料、色素、杀虫剂（发酵罐中诱导分离的愈伤组织）3人工种子：胚状体 + 人工种皮4 转基因植物的培育 四、植物细胞杂交与传统细胞杂交比较： 传统杂交细胞杂交依据杂种优势

7、细胞全能性、原生质体融合 过程自然发生，在母体完成胚发育人工诱导融合，需组织培养 本质精、卵两种生殖细胞结合，完成遗传物质的重新组合不同生物的体细胞融合，完成和遗传物质的融合 优点杂种第一代生长整齐、植株健壮、产量高、抗虫抗病能力强克服远源杂交不亲和障碍，实现不同种间的杂交 缺点存在生殖隔离；杂种第二代会出现生长不齐、产量下降等现象很多理论、技术问题未解决，距离推广应用有一定差距 目的获得杂种优势，提高产量获得优良性状意义自然发生、方便生产扩展了用于杂交的亲本组合 应用范围种内种内、种间均可。 五、课外阅读 植物培养的类型 植株培养。指以具备完整植株形态的材料（如幼苗和较大的植株）为外植体的无

8、菌培养。 胚胎培养。指以从胚珠中分离出来的成熟或未成熟胚为外植体的离体无菌培养。 器官培养。指以植物的根，茎，叶，花，果等器官为外植体的离体无菌培养，如根的根尖和切段，茎的茎尖，茎节和切段，叶的叶原基，叶片，叶柄，叶鞘和子叶，花器的花瓣，雄蕊（花药，花丝） ，胚珠，子房，果实等的离体无菌培养组织培养。指以分离出植物各部位的组织（如分生组织，形成层，木质部，韧皮部，表皮，皮层，胚乳组织，薄壁组织，髓部等） ，或已诱导的愈伤组织为外植体的离体无菌培养。这是狭义的组织培养 细胞培养。指以单个的游离细胞（如用果酸酶从组织中分离的体细胞，或花粉细胞，卵细胞）为接种体的离体无菌培养。 原生质体培养。指以除去细胞壁的原生质体为外植体的离体无菌培养。