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普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書——生物選修1[人教版]
課題1 菊花的組織培養(yǎng)
★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)實際,培養(yǎng)學(xué)生活學(xué)活用,理論聯(lián)系實際的能力
???(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
2、產(chǎn)實踐中應(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)實踐中的重要價值。
★課題重點
植物組織培養(yǎng)過程中使用的無菌技術(shù)
★課題難點
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
3、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,這是因為在特定的時間和空間條件下,通過基因的選擇性表達,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
4、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
都通過有絲分裂進行細(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
5、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驗結(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,容易進行無性繁殖的植物容易進行組織培養(yǎng)。
〖思考4〗選取生長旺盛嫩枝進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
6、、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
促進愈傷組織生長
使用順序
實驗結(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.實驗設(shè)計
活動3:閱讀“制備MS固體
7、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?
大量元素和微量元素提供植物細(xì)胞所必需的無機鹽;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
8、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)基以有機營養(yǎng)為主,MS培養(yǎng)基則需提供大量無機營養(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,是不是強度越大越好,為什么?
不是。對外植體進行表面消毒時,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
9、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,點燃酒精燈。注意所有接種工作都必須在酒精燈旁進行,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)該放在無菌箱中進行,并定期進行消毒,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,進行壯苗。最后進行露天栽培。
[思考9
10、]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
11、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)
12、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
13、。
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)含有有機養(yǎng)料
D.人們可以從愈傷組織中提取所需物
14、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,是因為
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
15、
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)
1
16、0.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)有何相同點與不同點?
17、
★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2002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。
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