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2019-2020年高中生物 3.1《菊花的組織培養(yǎng)》教案 新人教版選修1 ★課題目標(biāo) （一）知識與技能 1、熟悉植物組織培養(yǎng)的基本過程 2、理解細(xì)胞分化的概念及離體植物細(xì)胞的脫分化和再分化 3、通過聯(lián)系農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生活學(xué)活用，理論聯(lián)系實(shí)際的能力 （二）過程與方法 　　歸納MS培養(yǎng)基的配制方法，并設(shè)計(jì)表格比較微生物培養(yǎng)基與MS培養(yǎng)基的配方的異同。 （三）情感、態(tài)度與價值觀 通過閱讀植物組織培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展史，課下查閱植物組織培養(yǎng)技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用的資料，關(guān)注學(xué)生科學(xué)態(tài)度的教育，拓展學(xué)生視野，感受科學(xué)技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中的重要價值。 ★課題重點(diǎn) 植物組織培養(yǎng)過程中使用的無菌技術(shù) ★課題難點(diǎn) 　植物組織培養(yǎng)過程中使用的無菌技術(shù) ★教學(xué)方法 啟發(fā)式教學(xué) ★教學(xué)工具 多媒體課件 ★教學(xué)過程 （一）引入新課 上節(jié)課我們探討學(xué)習(xí)了如何從土壤中分離出尿素分解菌和纖維素分解微生物及其計(jì)數(shù)方法。這節(jié)課我們來學(xué)習(xí)研究植物的組織培養(yǎng)技術(shù)。 （二）進(jìn)行新課 1．基礎(chǔ)知識 知識回顧：聯(lián)系“植物細(xì)胞工程”，回答下列問題： 1．1具有某種生物全套遺傳信息的任何一個活細(xì)胞，都具有發(fā)育成完整個體的能力，即每個生物細(xì)胞都具有全能性。但在生物體的生長發(fā)育過程中并不表現(xiàn)出來，這是因?yàn)樵谔囟ǖ臅r間和空間條件下，通過基因的選擇性表達(dá)，構(gòu)成不同組織和器官。 1．2植物組織培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用有：實(shí)現(xiàn)優(yōu)良品種的快速繁殖；培育脫毒作物；制作人工種子；培育作物新品種以及細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)等。 活動1：閱讀“植物組織培養(yǎng)的基本過程”，討論并完成以下問題： 1．3細(xì)胞分化：個體發(fā)育中細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上出現(xiàn)穩(wěn)定性差異的過程。 〖思考1〗細(xì)胞分化是一種持久性的變化，它有什么生理意義？ 使多細(xì)胞生物體中細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能趨向?qū)ｉT化，有利于提高各種生理功能的效率。 1．4愈傷組織是通過細(xì)胞分裂形成的，其細(xì)胞排列疏松而無規(guī)則，高度液泡化呈無定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞。 〖思考2〗填表比較根尖分生組織和愈傷組織的異同： 組織類型 細(xì)胞來源 細(xì)胞形態(tài) 細(xì)胞結(jié)構(gòu) 細(xì)胞排列 細(xì)胞去向 根尖 分生組織 受精卵 正方形 無液泡 緊密 分化成多種 細(xì)胞組織 愈傷組織 高度分化細(xì)胞 無定形 高度液泡化 疏松 再分化成新個體 相同點(diǎn) 都通過有絲分裂進(jìn)行細(xì)胞增殖 1．5植物組織培養(yǎng)的過程可簡單表示為： （脫分化） 離體細(xì)胞、組織、器官 （又叫外植體） （再分化） 愈傷 組織 （生長） 胚狀體 叢芽等 新個體 活動2：閱讀“影響植物組織培養(yǎng)的條件”，討論并完成以下問題： 1．6材料：植物的種類、材料的年齡和保存時間的長短等都會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。菊花組織培養(yǎng)一般選擇未開化植物的莖上部新萌生的側(cè)枝作材料。 〖思考3〗一般來說，容易進(jìn)行無性繁殖的植物容易進(jìn)行組織培養(yǎng)。 〖思考4〗選取生長旺盛嫩枝進(jìn)行組培的原因是嫩枝生理狀態(tài)好，容易誘導(dǎo)脫分化和再分化。 1．7營養(yǎng)：常用的培養(yǎng)基是MS培養(yǎng)基，其中含有的大量元素是N、P、S、K、Ca、Mg，微量元素是Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni、I、Co，有機(jī)物有甘氨酸、煙酸、肌醇、維生素、蔗糖等。 1．8激素：在培養(yǎng)基中需要添加生長素和細(xì)胞分裂素等植物激素，其濃度、使用的先后順序、用量的比例等都影響結(jié)果。 〖思考5〗填表：激素使用的先后順序及其用量比例對細(xì)胞分裂和分化的影響。 生長素／細(xì)胞分裂素比值與結(jié)果 比值高時 促根分化， 抑芽形成 比值低時 促芽分化， 抑根形成 比值適中 促進(jìn)愈傷組織生長 使用順序 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 先生長素， 后細(xì)胞分裂素 有利于分裂但不分化 先細(xì)胞分裂素， 后生長素 細(xì)胞既分裂也分化 同時使用 分化頻率提高 1.9環(huán)境條件：PH、溫度、光等環(huán)境條件。菊花組培所需PH為5.8，溫度為18-22℃，光照條件為每日用日光燈照射12小時。 2．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 活動3：閱讀“制備MS固體培養(yǎng)基”，回答下列問題：21 2．1配制各種母液：將各種成分按配方比例配制成的濃縮液。使用時根據(jù)母液的濃縮倍數(shù)，計(jì)算用量，并加蒸餾水稀釋。 2．2配制培養(yǎng)基：應(yīng)加入的物質(zhì)有瓊脂、蔗糖、大量元素、微量元素、有機(jī)物和植物激素的母液，并用蒸餾水定容到1000毫升。在菊花組織培養(yǎng)中，可以不添加植物激素，原因是菊花莖段組織培養(yǎng)比較容易。 2．3滅菌：采取的滅菌方法是高壓蒸汽滅菌。 ［思考6］MS培養(yǎng)基中各種營養(yǎng)物質(zhì)的作用是什么？肉湯培養(yǎng)基相比，MS培養(yǎng)基有哪些特點(diǎn)？ 大量元素和微量元素提供植物細(xì)胞所必需的無機(jī)鹽；蔗糖提供碳源，維持細(xì)胞滲透壓；甘氨酸、維生素等物質(zhì)主要是為了滿足離體植物細(xì)胞在正常代謝途徑受到一定影響后所產(chǎn)生的特殊營養(yǎng)需求。微生物培養(yǎng)基以有機(jī)營養(yǎng)為主，MS培養(yǎng)基則需提供大量無機(jī)營養(yǎng)。 活動4：閱讀“外植體消毒”，填寫下列流程圖： 旺盛 嫩枝 (流水) 沖洗 刷洗，沖洗 20分鐘左右 (無菌吸水紙) 吸干表面水分 (70％的酒精) 搖動2-3次6-7秒 (無菌水)清洗 (無菌吸水紙) 吸干表面水分 (氯化汞)溶液 浸泡1～2分鐘 (無菌水)清洗 3次 ［思考7］在此消毒過程中，是不是強(qiáng)度越大越好，為什么？ 不是。對外植體進(jìn)行表面消毒時，既要考慮到藥劑的消毒效果，又要考慮到植物的耐受力。 3．發(fā)酵操作 活動5：閱讀“接種、培養(yǎng)、移栽和栽培”，填寫： 3．1前期準(zhǔn)備：用70％的酒精消毒工作臺，點(diǎn)燃酒精燈。注意所有接種工作都必須在酒精燈旁進(jìn)行，器械使用前后都要用火焰灼燒滅菌。 3．2接種操作：接種過程中插入外植體時形態(tài)學(xué)上端朝上，每個錐形瓶接種7～8個外植體。 〖思考8〗外植體接種與細(xì)菌接種相似之處是操作步驟相同，而且都要求無菌操作。 3．3培養(yǎng)過程應(yīng)該放在無菌箱中進(jìn)行，并定期進(jìn)行消毒，保持適宜的溫度和光照。 3．4移栽前應(yīng)先打開培養(yǎng)瓶的封口膜，讓其在培養(yǎng)間生長幾日，然后用流水清洗根部培養(yǎng)基。然后將幼苗移植到消過毒的蛭石或珍珠巖等環(huán)境中生活一段時間，進(jìn)行壯苗。最后進(jìn)行露天栽培。 ［思考9］外植體在培養(yǎng)過程中可能會被污染，你認(rèn)為造成污染的原因有哪些？ 外植體消毒不徹底；培養(yǎng)基滅菌不徹底；接種中被雜菌污染；錐形瓶密封性差等。 （三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評 菊花的組織培養(yǎng) 基本原理 細(xì)胞的全能性 基本過程 脫分化 愈傷組織 再分化 影響因素 材料性質(zhì)、營養(yǎng)物質(zhì)、調(diào)節(jié)物質(zhì)、環(huán)境條件 操作流程 配制MS固體培養(yǎng)基 外植體的消毒 接種 培養(yǎng) 移栽 栽培 （四）實(shí)例探究 例1 甘薯種植多年后易積累病毒而導(dǎo)致品種退化。目前生產(chǎn)上采用莖尖分生組織離體培養(yǎng)的方法快速繁殖脫毒的種苗，以保證該品種的品質(zhì)和產(chǎn)量水平。這種通過分生組織離體培養(yǎng)獲得種苗的過程不涉及細(xì)胞的 A.有絲分裂 B.分化 C.減數(shù)分裂 D.全能性 解析：離體的植物器官、組織或細(xì)胞，在培養(yǎng)一段時間后，脫分化，通過細(xì)胞分裂，形成愈傷組織；脫分化的愈傷組織繼續(xù)培養(yǎng)，又可重新分化成根或芽等器官；再分化形成的試管苗，移栽到地里，可以發(fā)育成完整的植物體。由愈傷組織發(fā)育為完整的植物體體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性。植物組織培養(yǎng)的過程是無性繁殖的過程，不涉及減數(shù)分裂，減數(shù)分裂是生物在進(jìn)行有性生殖的過程中的一種分裂方式。本題解決的關(guān)鍵是要了解植物的組織培養(yǎng)過程。 答案：C 例2植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的必要條件是 A.導(dǎo)入其他植物細(xì)胞的基因 B.將成熟的細(xì)胞核移植到去核的卵細(xì)胞中 C.用適當(dāng)濃度的秋水仙素處理 D.脫離母體后，給予適宜的營養(yǎng)和適宜的溫度等外界條件 解析：植物細(xì)胞只有脫離了植物體，在一定的外部因素作用下，經(jīng)過細(xì)胞分裂形成愈傷組織，才能表現(xiàn)出全能性，由愈傷組織細(xì)胞發(fā)育、分化出新的植物體。 答案：D ☆綜合應(yīng)用 例3、在離體的植物器官、組織或細(xì)胞脫分化形成愈傷組織的過程中，下列哪一項(xiàng)條件是不需要的 A.消毒滅菌 B.適宜的溫度 C.充足的光照 D.適宜的養(yǎng)料和激素 解析：離體的植物器官、組織或細(xì)胞脫分化過程是在無菌條件下進(jìn)行的，在愈傷組織形成過程中，需要適宜的溫度、一定的營養(yǎng)物質(zhì)和植物激素的誘導(dǎo)，但不需要陽光。 答案：C （五）鞏固練習(xí) 1.植物組織培養(yǎng)技術(shù)的理論基礎(chǔ)之一是： A.植物細(xì)胞的完整性 B.植物細(xì)胞的多樣性 C.植物細(xì)胞的全能性 D.植物細(xì)胞雜交 2.要大量繁殖用植物體細(xì)胞雜交方法獲得的植物，應(yīng)該采用哪種繁殖方式？ A.種子繁殖 B.分裂生殖 C.出芽生殖 D.營養(yǎng)生殖 3.下列關(guān)于愈傷組織的說法中不正確的是 A.愈傷組織的細(xì)胞能夠進(jìn)行細(xì)胞分裂 B.用葉培養(yǎng)形成的愈傷組織細(xì)胞能夠進(jìn)行光合作用 C.培養(yǎng)愈傷組織的培養(yǎng)基中應(yīng)含有有機(jī)養(yǎng)料 D.人們可以從愈傷組織中提取所需物質(zhì) 4.在一個多細(xì)胞生物體內(nèi)，存在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上具有穩(wěn)定性差異的細(xì)胞，是因?yàn)? A.細(xì)胞失去全能性 B．不同的細(xì)胞，基因是不同的 C.不同細(xì)胞中基因選擇性表達(dá)的結(jié)果 D．變異一般是不定向的 5.細(xì)胞具有全能性的原因是 A.生物體細(xì)胞具有使后代細(xì)胞形成完整個體的潛能 B.生物體的每一個細(xì)胞都具有全能性 C.生物體的每一個細(xì)胞都含有個體發(fā)育的全部基因 D.生物體的每一個細(xì)胞都是由受精卵發(fā)育來的 6.植物組織培養(yǎng)過程中的脫分化是指 A.植物體的分生組織通過細(xì)胞分裂產(chǎn)生新細(xì)胞 B.未成熟的種子經(jīng)過處理培育出幼苗的過程 C.植物的器官、組織或細(xì)胞，通過離體培養(yǎng)產(chǎn)生愈傷組織的過程 D.取植物的枝芽培育成一株新植物的過程 7.下列植物細(xì)胞全能性最高的是 A.形成層細(xì)胞 B.韌皮部細(xì)胞 C.木質(zhì)部細(xì)胞 D.葉肉細(xì)胞 8．植物組織培養(yǎng)是指 A．離體的植物器官或細(xì)胞培育成愈傷組織 B．愈傷組織培育成植株 C．離體的植物器官、組織或細(xì)胞培養(yǎng)成完整植物體 D．愈傷組織形成高度液泡化組織 9．某園藝場經(jīng)過長期精心選育，培養(yǎng)出一株形態(tài)優(yōu)美的蘭花，如果要保持母本的優(yōu)良性狀，并盡快大規(guī)模繁殖，最適合的繁殖方式是 （ ） A．分裂生殖 B．有性生殖 C．孢子生殖 D．組織培養(yǎng) 10．胡蘿卜的韌皮部細(xì)胞通過組織培養(yǎng)，能發(fā)育成新的植株。下列有關(guān)的敘述中，不正確的是 （ ） A．說明高度分化的植物細(xì)胞具有全能性 B．植物細(xì)胞的全能性得以表達(dá)要離開母體 C．新植株的形成是細(xì)胞分裂和分化的結(jié)果 D．高度分化的動物細(xì)胞也具有全能 答案：1～5 C DBCC 6～10 CACDD ★課余作業(yè) 1、為什么運(yùn)用植物組織培養(yǎng)技術(shù)能把植物離體器官、組織或細(xì)胞培養(yǎng)成完整植株？ 2、植物組織培養(yǎng)與花藥培養(yǎng)技術(shù)有何相同點(diǎn)與不同點(diǎn)？ ★教學(xué)體會 課題背景介紹了植物細(xì)胞的全能性，說明離體的植物器官或組織在一定的條件下能夠發(fā)育成完整的植株。在教學(xué)過程中，教師可以從植物組織培養(yǎng)的發(fā)展歷史導(dǎo)入，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。 ★資料袋 克隆羊多利 2003年2月14日蘇格蘭羅斯林研究所證實(shí)世界上首只成年體細(xì)胞克隆動物多利已經(jīng)死亡。多利的尸體將被制成標(biāo)本，存放在蘇格蘭國家博物館。 多利于1996年7月5日出生，于1997年2月23日被介紹給公眾，它是用一只6歲母羊的體細(xì)胞進(jìn)行克隆，由羅斯林研究所與英國PPL醫(yī)療公司共同培育而成的。羅斯林研究所所長哈里格里芬說，綿羊通常能活11到12年。但xx年1月科學(xué)家發(fā)現(xiàn)多利羊的左后腿患上了關(guān)節(jié)炎這種典型的“高齡病癥”，現(xiàn)在，多利羊壯年死于老年羊常得的肺部感染疾病。研究人員對它實(shí)施了“安樂死”。世界第一只體細(xì)胞克隆動物多利羊的誕生曾震驚了世界，它的死也引起了人們對克隆動物的關(guān)注、以及對克隆技術(shù)發(fā)展前景的再思考。