2.1.2植物细胞工程的应用 教学设计

第二章第一节第二课时 植物细胞工程的应用 教学设计
学习目标：
1、通过植物细胞工程应用实例的分析，了解这些应用涉及的技术流程和应用优势，以及给人们带来的影响（生命观念）
2、基于生产和生活需要，尝试运用所学植物细胞工程的知识解决生产、生活中的问题。
（科学探究）
3、认同植物细胞工程的重要应用价值，列举植物组织培养技术在生产实践中的应用，说明植物细胞工程对生产的影响。（社会责任）
重点：
通过植物细胞工程应用实例的分析，了解这些应用涉及的技术流程和应用优势。
难点：
基于生产和生活需要，尝试运用所学植物细胞工程的知识解决生产、生活中的问题。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 从社会中来 甜叶菊是一种菊科植物，植株中所含甜菊糖的甜度是蔗糖的300倍左右，而它的热量却很低，所以它逐渐成为一些用糖行业欢迎的新糖源。甜叶菊的种子小，发芽率低，种子繁殖遗传性状不稳定；而扦插植株的根系弱，且需要原始材料多，这些都会限制甜叶菊的生产。假如你是某甜叶菊生产公司的项目负责人，该公司当前运行状况良好，但一直未能解决种子发芽率低的问题，为了提高公司的甜叶菊繁育效率，你应该如何作出决策，并请说出理由。 联系生活实例，激发学生的学习兴趣。
讲授新课 提出问题：甜叶菊繁殖的方法通常是种子繁殖和扦插，但甜叶菊的种子小，发芽率低，种子繁殖遗传性状不稳定；而扦插植株的根系弱，且需要原始材料多，这些都会限制甜叶菊的生产。你能想到其他繁殖途径让公司快速得到大量的甜叶菊吗？ 像这样用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术叫快速繁殖（微型繁殖） 一、植物繁殖的新途径 1．快速繁殖 (1)快速繁殖技术概念：快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。 (2)实质：植物组织培养。 (3)原理：植物细胞的全能性。 (4)优点 ①可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖；（思考为什么？） ②能保持优良性状（思考为什么？） ③不受自然生长季节的限制，培养周期短，便于自动化管理，有利于进行工厂化生产。 ④选材少，繁殖率高。 例：一些优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物和濒危植物等；甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的生产，已形成一定规模。 无性繁殖能保持优良性状，但长期无性繁殖是否只有利而无害？ 2.作物脱毒 视频：马铃薯脱毒苗 1.脱毒原因 马铃薯、草莓和香蕉等通常是用无性繁殖的方式进行繁殖的，他们感染的病毒很容易传给后代，病毒在作物体内逐年积累，就会导致作物产量降低，品质变差。 2.脱毒方法 取材：顶端分生区（如茎尖、根尖：病毒极少，甚至无病毒）→组织培养→脱毒苗 3.优点 明显提高农作物的产量和品质 4.实例 在马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等许多作物上获得成功。 相比于传统的种子繁殖，利用植物组织培养快速繁殖或作物脱毒是植物繁殖的新途径，可以不断探索应用于更多作物。但如果不想繁殖原有品种，而是想培育新品种呢？ 现有紫色非甜玉米（基因型AASS）和白色甜玉米（基因型aass），如何获得纯种的紫色甜玉米（基因型AAss），你可以想到几种育种方法？ 分析杂交育种和单倍体育种的过程，原理，优缺点。 二、作物新品种的培育 1．单倍体育种 (1)原理：整个单倍体育种过程的原理是染色体变异，其中花药离体培养利用了植物细胞的全能性。 (2)优点 ①后代是纯合子，能稳定遗传。 ②明显缩短了育种的年限。 （3）过程 亲本杂交―→F1―→配子―→花药离体培养―→单倍体植株正常植株 如果想要得到等位基因的新品种可以怎么育种？诱变育种可以与植物细胞工程结合吗？对哪个环节诱变？一定得到理想植株吗？ 2．突变体的利用 (1)产生原因：在植物的组织培养过程中，易受培养条件和诱变因素(如射线、化学物质等)的影响而产生突变。 (2)利用：筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。 为什么用物理或化学因素处理愈伤组织更易诱发突变？产生的变异一定符合需要吗？ 提示：因为愈伤组织细胞处在分裂过程中，细胞要进行DNA分子复制，因此更易发生突变。由于突变是不定向的，产生的变异不一定符合需要。 例子：抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等 利用植物细胞工程获得新品种植株，还可以获得细胞产物。紫杉醇就是需求量较大的一种代谢产物，请大家阅读资料，思考问题 三、细胞产物的工厂化生产 1．次生代谢物 (1)概念：植物代谢会产生一些一般认为不是植物基本的生命活动所必需的产物。 (2)作用：在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。 2．生产技术手段：植物细胞培养技术。 3．优点：生产速度快。 4．实例：利用紫草细胞的细胞培养生产的紫草宁具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。利用红豆杉细胞的培养生产的紫杉醇具有高抗癌活性。 5.过程 植物细胞工程在农业、医药工业等方面有着广泛的应用，并且取得了显著社会效益和经济效益。希望大家能用所学知识应用到生活生产中，造福人类。 请大家总结本节知识点。 植物组织培养 阅读勾书 思考回答问题 观看视频 思考回答问题 看书勾书 分析杂交育种的优缺点，单倍体育种的技术原理和育种过程及优点 诱变育种 対愈伤组织诱变 筛选 基因突变具有不定向性 分析突变体的利用过程及意义。 思考看书区分初生次生代谢 思考讨论 创设问题情景，开始新课。 通过阅读，培养学生获取信息的能力，加深学生对概念的认识，激发学生的科学研究的兴趣。 让学生通过视频观看，概括作物脱毒的作用，加深印象。 通过阅读，培养学生获取信息的能力，理解并阐述单倍体育种和突变体的利用过程。 提出问题，解决问题，此环节可以让学生思考真正发生，让更多的学生参与到课堂中，把握重难点。 提出问题，解决问题，此环节可以让学生思考真正发生，让更多的学生参与到课堂中，把握重难点。 通过阅读，获取信息，概括细胞产物的工厂化生产，理解和掌握相关概念及技术。 让学生将所学知识应用于生产生活实践。
课堂小结 【到社会中去】“手指植物”通常培育在装有彩色固体培养基的小玻璃瓶中，只要保证充足的光照和适宜的温度，不需要额外补充水分和营养物质，它们就能在玻璃瓶中生长三四个月之久。 “手指植物”的制作方法用到了植物组织培养技术。在制作过程中，一定要注意做好灭菌和消毒工作，为了防止污染可在培养基中加入一定量的抑菌剂。另外，还可以根据个人喜好，在培养基中加入适量的色素或者荧光剂，使“手指植物”更具有观赏价值。 【练习与应用】 一、概念检测 1.运用植物细胞工程技术可以培育单倍体 植株和进行细胞产物的工厂化生产。判断下列相关表述是否正确。 （1）用花药培养得到单倍体植株需要用到植物组织培养技术。（ √ ） （2）细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞生长的培养条件，提高了单个细胞中次生代谢物的含量。（ × ） 2.生产中培育香蕉脱毒苗常用的方法是（ D ） A.人工诱导基因突变 B.选择优良品种进行杂交 C.进行远缘植物体细胞杂交 D.取茎尖分生组织进行组织培养 分组讨论，学生展示 完成教材练习
板书 植物细胞工程的应用 1.植物繁殖的新途径 （1）快速繁殖 （2）作物脱毒 2.作物新品种的培养 （1）单倍体育种 （2）突变体的作用 3.细胞产物的工厂化生产