北師大版選修3現(xiàn)代生物科技專題《利用花粉管通道法將目的基因導入棉花》教學設計

北師大版選修3現(xiàn)代生物科技專題《利用花粉管通道法將目的基因導入棉花》教學設計一、背景介紹本教學設計是針對北師大版選修3現(xiàn)代生物科技專題中的“利用花粉管通道法將目的基因導入棉花”這一內(nèi)容進行的教學設計?，F(xiàn)代生物科技是近年來科學發(fā)展的一個重點領域，而基因工程技術是現(xiàn)代生物科技的核心技術之一。利用基因工程技術可以實現(xiàn)對生物體內(nèi)基因的精準調(diào)控，進而實現(xiàn)對生物組織與器官的改良與優(yōu)化。在此過程中特別需要掌握基因導入技術的基本原理與操作方法。針對這一內(nèi)容，本設計將從實驗的目的、原理、實驗步驟、實驗材料、實驗方法等方面對實驗進行詳細的介紹和說明，以及對實驗中有可能出現(xiàn)的問題進行分析和解決。通過本次實驗，學生可以了解基因導入的基本原理，在實踐操作中體驗，加深對生物科技實踐操作的認識。二、實驗目的通過本實驗，實現(xiàn)如下目的：理解基因導入的基本原理；掌握花粉管通道法對棉花進行基因導入的操作技術；了解常見的轉基因材料及其特性；學習實驗記錄和結果分析的方法。三、實驗原理基因導入是基因工程技術的核心內(nèi)容之一，基因導入方法的原理簡要概括為將構建好的載體轉入到目標細胞中，然后令它在細胞內(nèi)差異性地表達。常用的基因導入技術有基因槍法、化學法、電轉法和冷凍法等多種。本次實驗將采用花粉管通道法進行棉花的基因導入，其原理是將目標基因構建的質粒載體直接轉化到棉花花粉管內(nèi)，以實現(xiàn)對棉花目標基因的導入。四、實驗步驟實驗前準備將載體質粒進行線性化處理，獲取純凈的DNA片段；制備轉基因棉花一次培養(yǎng)基，并加入激發(fā)劑，通過調(diào)整pH值來使其接近于中性；環(huán)氧乙烷處理培養(yǎng)器和工作臺，制備相關試劑；實驗步驟將處理過的花粉和獲取的質粒DNA片段混合。這種質粒常被用于穩(wěn)定地表達目的基因，而花粉則被廣泛用于植物基因轉化研究中，很容易地被轉化；將花粉管切割成適當?shù)拈L度，并浸入混合液中；將浸入混合液中的花粉長期膨脹，之后便會捕獲質粒，然后帶著其進入花粉管內(nèi)部；通過顯微鏡觀察細胞的基因表達情況，根據(jù)現(xiàn)有條件和實驗數(shù)據(jù)進行試驗優(yōu)化；生長剛被改造過的棉花植物。實驗后處理固定棉花植物的形態(tài)特征和細胞特征，例如葉子形狀、細胞結構、花形，表明目標基因是否被表達；對棉花植物的細胞進行PCR擴增，以檢測目的基因在棉花細胞內(nèi)的表達情況；五、實驗材料載體質粒；花粉；棉花；轉基因培養(yǎng)基；PCR擴增試劑盒；花粉管。六、實驗方法制備轉化材料：線性化的載體質粒和花粉。制備轉基因棉花一次培養(yǎng)基，滴入適量花粉，并通過針頭將花粉吸入花粉管內(nèi)。處理好每一個花粉管，使其較長，讓其能夠在某個位置穩(wěn)定。在花粉管顯微鏡下觀察每一個花粉管與花粉處理的情況，并進行試驗優(yōu)化。更換滴管并調(diào)整培養(yǎng)基pH值，以達到最佳轉化效果。生長被改造的棉花植物。對棉花植物進行形態(tài)特征和細胞特征的固定和檢測，以檢測目的基因是否被表達。七、教學評估通過學生實驗操作記錄以及實驗結果分析，對學生進行評估。評估內(nèi)容主要包括以下兩個方面：評估學生是否理解基因導入的原理并且能夠獨立進行基因導入實驗；評估學生實驗后對實驗結果的分析能力和實驗記錄的規(guī)范性。八、實驗注意事項實驗室內(nèi)工作時一定要佩戴好個人防護裝備，特別是手部和眼睛；實驗前對實驗儀器設備以及實驗試劑進行全面指導，保證