導(dǎo)學(xué)案 植物組織培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用

《植物細(xì)胞工程的應(yīng)用》導(dǎo)學(xué)案一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1．說(shuō)出細(xì)胞全能性的含義及其在植物組織培養(yǎng)中的應(yīng)用（B）2．嘗試進(jìn)行植物組織培養(yǎng)，體驗(yàn)植物組織培養(yǎng)技術(shù)（B）二、學(xué)習(xí)重點(diǎn)難點(diǎn)植物組織培養(yǎng)的原理和過(guò)程三、使用說(shuō)明及方法指導(dǎo)1.完成教學(xué)案填空內(nèi)容，習(xí)題。2.可以合作探究與同學(xué)討論。四、自主復(fù)習(xí)內(nèi)容：1．什么是細(xì)胞工程？它和基因工程有什么區(qū)別？2．什么是植物細(xì)胞的全能性？植物細(xì)胞具有全能性的原因是什么？思考與討論：1.什么是細(xì)胞的分化？細(xì)胞分化的過(guò)程中，會(huì)發(fā)生遺傳物質(zhì)的改變2．在正常條件下，細(xì)胞的全能性都會(huì)表現(xiàn)出來(lái)嗎？3．分析圖2—5，概述植物組織培養(yǎng)技術(shù)的基本過(guò)程。4．什么是脫分化？什么是再分化？什么是愈傷組織？愈傷組織的特點(diǎn)？5．什么是植物體細(xì)胞雜交技術(shù)？它具有什么優(yōu)點(diǎn)？6．在進(jìn)行植物體細(xì)胞雜交之前，為什么要去除細(xì)胞壁？通常用什么方法去除細(xì)胞壁？去除細(xì)胞壁以后的植物細(xì)胞叫什么？【分析】（1）由于植物細(xì)胞壁阻礙了植物細(xì)胞的融合，所以在進(jìn)行植物體細(xì)胞雜交之前，必須要先去除細(xì)胞壁。（2）去除細(xì)胞壁一般是采用酶解法，即用纖維素酶和果膠酶處理植物細(xì)胞以得到具有活力的原生質(zhì)體。這里是利用了酶的專一性原理7．怎樣誘導(dǎo)兩個(gè)不同原生質(zhì)體的融合？原生質(zhì)體融合完成的標(biāo)志是什么？這與細(xì)胞中哪種細(xì)胞器有關(guān)8．分析圖2—9，概述植物體細(xì)胞雜交的基本過(guò)程。（1）說(shuō)出①～⑤步驟表示的含義。（2）將植物細(xì)胞A和植物細(xì)胞B的得到的原生質(zhì)體誘導(dǎo)融合，在培養(yǎng)基上至少存在幾種類型的細(xì)胞（只考慮兩個(gè)細(xì)胞的融合）？五、教學(xué)流程（一）知識(shí)回顧，導(dǎo)入新課一、植物組織培養(yǎng)（必修1內(nèi)容）1．植物細(xì)胞的全能性（1）生物細(xì)胞的全能性生物體細(xì)胞一般都是受精卵經(jīng)有絲分裂形成，因而都含有生物一整套遺傳物質(zhì)，都具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能。但在生物體上有時(shí)不能表現(xiàn)出其全能性，只能通過(guò)分化形成不同的組織、器官，這是在特定的環(huán)境、激素等的影響下基因選擇性表達(dá)的結(jié)果。（2）植物細(xì)胞具有全能性的原因植物體的全部體細(xì)胞都是從受精卵經(jīng)過(guò)有絲分裂產(chǎn)生的，具有發(fā)育成完整個(gè)體所必需的全套遺傳物質(zhì)。（3）細(xì)胞表現(xiàn)其全能性的條件離體、無(wú)菌、一定的營(yíng)養(yǎng)條件、植物激素誘導(dǎo)、環(huán)境條件（脫分化避光，再分化需光）。（4）全能性的大小受精卵全能性最大；高度分化的植物細(xì)胞具有全能性；高度特化的動(dòng)物體細(xì)胞的全能性受到限制，它的細(xì)胞核仍保持著全能性。全能性表達(dá)的難易程度：受精卵＞生殖細(xì)胞＞體細(xì)胞；植物細(xì)胞＞動(dòng)物細(xì)胞。（二）合作、探究、展示一、植物組織培養(yǎng)（1）理論基礎(chǔ)（原理）：細(xì)胞全能性（2）核心：脫分化形成愈傷組織和愈傷組織再分化。（3）過(guò)程：（4）培養(yǎng)基的成分水分、無(wú)機(jī)鹽、碳源、維生素、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑（細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素）、有機(jī)添加物等。（5）進(jìn)行植物組織培養(yǎng)時(shí)需要注意的問(wèn)題①所以實(shí)驗(yàn)用具嚴(yán)格滅菌。②接種過(guò)程嚴(yán)格的無(wú)菌操作。③愈傷組織培養(yǎng)：最初避光培養(yǎng)，后期見(jiàn)光培養(yǎng)。④試管苗培養(yǎng)：先要進(jìn)行生芽培養(yǎng)，再進(jìn)行生根培養(yǎng)，試管苗培養(yǎng)要在光照條件下進(jìn)行。3．植物組織培養(yǎng)的應(yīng)用（1）植物快速繁殖：優(yōu)點(diǎn)是取材少，周期短，繁殖率高，便于自動(dòng)化管理（2）培育無(wú)病毒植株：所用材料是植物分生組織的生長(zhǎng)點(diǎn)細(xì)胞。（3）制造人工種子：①取材：胚狀體②特殊加工：加入某些農(nóng)藥、微生物、除草劑③優(yōu)點(diǎn)：育種周期短、便于貯藏和運(yùn)輸④缺點(diǎn)：抗菌性差、萌發(fā)率低。（三）教師點(diǎn)撥注意：（1）去除細(xì)胞壁的方法為酶解法：利用纖維素酶和果膠酶去除植物細(xì)胞壁。（2）誘導(dǎo)融合的方法：①物理法包括離心、振動(dòng)、電刺激等。②化學(xué)法一般是用聚乙二醇（PEG）作為誘導(dǎo)劑。（3）原生質(zhì)體融合后的細(xì)胞是雜種細(xì)胞，利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)把雜種細(xì)胞培養(yǎng)成雜種植株。（4）融合完成的標(biāo)志：雜種細(xì)胞再生出細(xì)胞壁；5．意義：克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙（四）練習(xí)1．下列細(xì)胞的全能性最高的是()A．植物的卵細(xì)胞B．植物的花粉C．被子植物的受精卵D．被子植物的葉肉細(xì)胞2．下列屬于組織培養(yǎng)的是（）A．花粉培育成單倍體植株B．芽發(fā)育成枝條C．根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)D．未受精的卵細(xì)胞發(fā)育成個(gè)體3．下圖為植物體細(xì)胞雜交過(guò)程示意圖，據(jù)圖回答：（1）步驟①是去掉，使植物細(xì)胞成為，最常用的方法是。（2）步驟②一般常用的化學(xué)試劑是，目的是。（3）在利用雜種細(xì)胞培育成為雜種植株的過(guò)程中，運(yùn)用的技術(shù)手段是，其中步驟④相當(dāng)于，步驟⑤相當(dāng)于。（4）植物體細(xì)胞雜交的目的是獲得新的雜種植株，使兩株植物的性狀能夠在新的植物體上有所表現(xiàn)，其根本原因是。（5）從理論上講，雜種植株的育性為。若運(yùn)用傳統(tǒng)有性雜交方法能否實(shí)現(xiàn)？理由是：。因此，這項(xiàng)研究對(duì)于培養(yǎng)作物新品種方面的重大意義在于。六、課后反思：1．本節(jié)課的成功之處：2．本節(jié)課的不足之處：3．補(bǔ)救措施：學(xué)生出勤情況：【參考答案】自主復(fù)習(xí)1．細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過(guò)細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平上的操作，按照人們的意愿來(lái)改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品的一門綜合科學(xué)技術(shù)。根據(jù)操作對(duì)象的不同，可分為植物細(xì)胞工程和動(dòng)物細(xì)胞工程兩大領(lǐng)域。【分析】從操作環(huán)境來(lái)看，二者都是在體外進(jìn)行相關(guān)操作；從操作對(duì)象來(lái)看，基因工程的操作對(duì)象是基因，而細(xì)胞工程的操作對(duì)象是細(xì)胞；從操作水平來(lái)看，前者是在分子水平上進(jìn)行操作，而后者是在細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平上進(jìn)行操作。2．生物體的細(xì)胞在形態(tài)．結(jié)構(gòu)和功能上存在很大的差異，這是細(xì)胞分化的結(jié)果，但是幾乎每一個(gè)細(xì)胞內(nèi)都含有該物種的全套遺傳物質(zhì)，具有發(fā)育成為完整個(gè)體所必需的全部基因，因此，這些細(xì)胞都具有發(fā)育成為一個(gè)新個(gè)體的潛能。細(xì)胞的這種特性稱為細(xì)胞的全能性。在理論上，生物的任何一個(gè)細(xì)胞都具有發(fā)育成完整植株的潛能。但是，在生物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，細(xì)胞并不會(huì)表現(xiàn)出全能性，而是分化成各種組織和器官。這是因?yàn)樵谔囟ǖ臅r(shí)間和空間條件下，細(xì)胞中的基因會(huì)有選擇性地表達(dá)出各種蛋白質(zhì)，從而構(gòu)成生物體的不同組織和器官。思考：1．【分析】（1）脫分化是指由已經(jīng)高度分化的植物細(xì)胞在離體的條件下，誘導(dǎo)其形成愈傷組織的過(guò)程，也稱為去分化。（2）再分化是指愈傷組織在培養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng)，重新誘導(dǎo)分化形成根．芽等器官的過(guò)程。（3）愈傷組織是一團(tuán)沒(méi)有特定結(jié)構(gòu)和功能并處于旺盛分裂狀態(tài)的薄壁細(xì)胞。愈傷組織在一定的培養(yǎng)條件下也可誘導(dǎo)形成類似胚的結(jié)構(gòu)稱為胚狀體。它具有胚芽和胚根，在合適的條件下可發(fā)育稱為新的植株。3．A表示脫分化；B表示再分化。4．略5.【分析】植物體細(xì)胞雜交就是將不同種的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的技術(shù)。該技術(shù)是一種非常有用的遺傳育種手段，可以克服不同種植物之間雜交的不親和障礙，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)源物種之間的核質(zhì)組合，從而獲得新品種植株。6．【分析】（1）由于植物細(xì)胞壁阻礙了植物細(xì)胞的融合，所以在進(jìn)行植物體細(xì)胞雜交之前，必須要先去除細(xì)胞壁。（2）去除細(xì)胞壁一般是采用酶解法，即用纖維素酶和果膠酶處理植物細(xì)胞以得到具有活力的原生質(zhì)體。這里是利用了酶的專一性原理。7．人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法可以分為兩大類——物理法和化學(xué)法。物理法包括離心．振動(dòng)和電刺激等；化學(xué)法一般是用聚乙二醇（PEG）作為誘導(dǎo)劑來(lái)誘導(dǎo)細(xì)胞融合。原生質(zhì)體融合完成的標(biāo)志是形成新的細(xì)胞壁，與之形成有關(guān)的細(xì)胞器是高爾基體。8．步驟①和②表示用纖維素酶與果膠酶去除細(xì)胞壁；③表示誘導(dǎo)原生質(zhì)體的融合；步驟④和⑤相當(dāng)于植物組織培養(yǎng)，其中④相當(dāng)于脫分化，⑤相當(dāng)于再分化。