2016新课标创新人教生物选修3 2.1.2 植物细胞工程的实际应用

专题二细胞工程2.1.2植物细胞工程的实际应用一、教材分析《植物细胞工程的实际应用》是人教版高中生物选修三《现代生物科技专题》专题2第一节《植物细胞工程》第2课时的教学内容。

第1节课已经学习了细胞的全能性、植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术等三方面内容。

在此基础上，本节主要学习植物细胞工程的三方面应用，即植物繁殖的新途径、作物新品种的培育，以及细胞产物的工厂化生产等内容。

二、教学目标1．知识目标：（1）、掌握微型繁殖和植物组织培养的联系（2）、掌握作物脱毒、人工种子的制备过程和意义（3）、了解单倍体育种和突变体的利用2．能力目标：搜集有关细胞工程研究进展和应用方面的资料，进行整理、分析和交流3．情感、态度和价值观目标：1认同细胞学基础理论研究与技术开发之间的关系；2、关注细胞工程研究的发展和应用前景。

三、教学重点难点1.教学重点植物细胞工程应用的实例2、教学难点掌握作物脱毒、人工种子的制备过程四、学情分析本节教材内容对学生来说，第一课时已经学习了植物细胞工程的基本技术的知识，这节课学习起来有一定的基础。

教师可采用学案导学、让学生理解记忆为主结合讨论的方法。

五、教学方法：1．学案导学：见后面的学案。

2．理解记忆为主结合讨论的方法六、课前预习1、通过预习课本、查阅资料，列举植物组织培养技术在我们生活中的应用。

2、说出人工种子制备技术的过程。

3、说出人参皂甙的工厂化生产过程。

七、课时安排：1课时八、教学过程(一)预习检查、总结疑惑检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。

（二）合作探究、精讲点拨【问题探究】1、植物微型繁殖技术高效快速的实例有哪些？2、什么是人工种子？制备人工种子技术是什么？3、工厂化生产人参皂甙的基本过程是什么？【精讲点拨】在植物微型繁殖新途径的教学中，首先可由植物组织培养技术引入，让学生回忆植物组织培养技术的基本原理和过程，思考利用这项技术能做哪些工作？再逐一讲解微型繁殖技术、作物脱毒及人工种子。

植物细胞工程的实际应用教学目标（1）掌握微型繁殖和植物组织培养的联系（2）掌握作物脱毒、人工种子的制备过程和意义（3）了解单倍体育种和突变体的利用（4）了解细胞产物的实例教学重难点植物细胞工程在作物繁殖和育种两方面的应用。

教学过程1．微型繁殖(1)概念：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。

(2)优点2．作物脱毒(1)取材：无病毒的茎尖组织。

(2)优点：提高作物产量和品质。

3．人工种子(1)概念：以植物组织培养获得的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。

(2)人工种子在适宜条件下可萌发长成幼苗。

作物新品种的培育和细胞产物的工厂化生产1．作物新品种的培育(1)单倍体育种①原理：细胞的全能性和染色体变异。

②过程：花药单倍体植株纯合子植株。

③优点：a．后代是纯合子，能稳定遗传。

b．明显缩短了育种年限。

(2)突变体的利用①产生：在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的分生状态，因此容易受培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的影响而产生突变。

②利用：从产生突变的个体中筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。

2．细胞产物的工厂化生产(1)细胞产物的种类：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。

(2)实例：我国利用植物组织培养技术实现了大量生产人参皂甙干粉；另外，三七、紫草和银杏的细胞产物也都已经实现了工厂化生产。

[总结升华]1．作物脱毒、人工种子(1)作物脱毒主要是强调组织培养的取材一定是无毒的(如茎尖、根尖)，这样才能繁殖出无毒的也是采用组织培养技术，但是只需培育得到胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等材料，包上人工种皮就可形成人工种子。

②人工种皮含有胚状体发芽所需要的营养成分或植物激素，还应含有杀菌剂，以防播种后微生物的侵害，相当于种子的子叶或胚乳。

③人工种子发芽得到的幼苗能保持亲本的优良性状，另外还不受气候、季节和地域的限制。

2．人工种子与天然种子的区别(1)人工种子是通过植物组织培养产生的，属于无性繁殖，可保持亲本的优良性状。

2.1.2 植物细胞工程的实际应用1．简述微型繁殖技术。

(重点)2．理解掌握利用植物组织培养的技术培养脱毒苗和人工种子。

(重、难点)3．理解植物组织培养技术在细胞产物的工厂化生产领域的应用。

(重点)1．微型繁殖(1)概念：快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。

(2)特点⎩⎨⎧ ①无性繁殖，保持优良品种的遗传特性②高效快速地实现种苗的大量繁殖③可实现工厂化生产2．作物脱毒(1)选材部位：植物的分生区附近。

(2)选材原因：分生区附近的病毒极少，甚至无病毒。

(3)实例：目前采用茎尖组织培养技术来脱除病毒，在马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝、香蕉等主要经济作物上已获得成功。

3．人工种子(1)概念：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。

(2)特点①后代无性状分离。

②不受季节、气候和地域限制。

(3)实例：我国已成功地把芹菜、花椰菜、桉树和水稻的胚状体制备成了人工种子。

[合作探讨]探讨1：植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？提示：植物组织培养到愈伤组织的阶段，细胞进行有丝分裂，细胞分裂速度较快，从而获得大量的组织细胞，然后不断地分割、移瓶、诱导再分化形成新植株。

植物组织培养在实验室进行，受季节、气候等条件限制较小。

探讨2：作物培养过程中为什么要进行作物脱毒，如何进行作物脱毒？提示：对于无性繁殖的作物，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。

而植物分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，因此切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植物就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。

探讨3：根据种子发育所需的营养物质，分析人工种皮内应含有哪些有效成分？提示：适宜的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。

[思维升华]1．微型繁殖(1)本质：微型繁殖实际上是一种无性繁殖，能保持亲本的一切优良性状，这项技术只运用了植物组织培养技术，因此该过程只涉及有丝分裂，不涉及减数分裂。

2.1.2 植物细胞工程的实际应用[学习目标] 1.说明植物细胞工程在植物繁殖方面的应用。

2.列举植物细胞工程在作物新品种培育方面的应用。

3.概述细胞产物的工厂化生产的原理。

[核心素养] 1.社会责任：列举植物细胞工程在实际生活中的例子，培养理论联系实际的能力，并通过查阅资料，扩大学生的知识面及其知识深度。

2.生命观念：会用生命观念解释植物细胞工程给人们带来的影响。

一、植物繁殖的新途径1.微型繁殖(1)概念：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。

(2)特点⎩⎪⎨⎪⎧①无性繁殖，保持优良品种的遗传特性②高效快速地实现种苗的大量繁殖③可实现产业化生产2.作物脱毒(1)选材部位：无病毒的植物分生区附近的部位。

(2)优点：提高作物的产量和品质。

(3)实例：脱毒马铃薯的培育。

3.人工种子(1)概念：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。

(2)优点 ①繁殖周期短。

②后代不发生性状分离，能够保持亲本的优良性状。

③不受季节、气候和地域的限制，并可节约土地。

归纳总结关于人工种子(1)各部分的功能针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包裹剂(人工种皮)中应具有适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。

为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入一些植物生长调节剂。

(2)制备流程：诱导植物愈伤组织的形成→体细胞胚的诱导→体细胞胚的成熟→机械化包装→储藏或种植。

1.如图为培育甘蔗脱毒苗的两条途径，研究发现经②过程获得的幼苗脱毒效果更好。

下列相关叙述错误的是()A.①过程所取茎尖中的叶原基具有较高的分裂、分化能力B.②过程的作用可能是阻碍病毒等进入茎尖分生组织C.③④过程中基因的选择性表达导致了细胞脱分化D.培养基A、B中生长素和细胞分裂素的含量和比例不同[答案] C[解析]③④过程中基因的选择性表达导致了细胞再分化，C错误。

2.(2019·陕西西安一中高二期中)下图是人工种子的结构简图，下列相关叙述不正确的是()A.人工种子的胚乳中含有胚状体发育所需要的营养物质，还可以添加农药和植物激素B.人工种子胚状体还未分化出胚芽、胚轴和胚根等结构C.人工种子可以工业化生产，播种人工种子可节省大量粮食D.人工种子的获得，可以只进行有丝分裂[答案] B[解析]人工胚乳中含有胚状体发育所需要的营养物质，还可以添加农药和植物激素，A项正确；人工种子的胚状体已经分化出胚芽、胚轴和胚根等结构，B项错误；人工种子可以工业化生产，播种人工种子可节省大量粮食，C项正确；人工种子的胚状体一般是体细胞通过植物组织培养获得的，是无性生殖，其细胞只进行有丝分裂，D项正确。

2.1.2 植物细胞工程的实际应用●课标要求简述植物的组织培养。

●课标解读1．理解植物细胞工程在植物微型繁殖、作物新品种培育、细胞产物工厂化生产中的作用。

2．说出植物细胞工程的实际应用。

●教学地位本节属于了解性内容，主要介绍了植物组织培养技术在各个方面的应用，属于“植物细胞工程的基本技术”的拓展。

高考中，往往以植物细胞工程的实际应用为背景，考查植物细胞工程的基本技术等内容。

●教法指导1．植物繁殖新途径的教学中，让学生回忆植物组织培养技术的基本原理和过程，并思考利用这项技术能做到哪些工作？再针对教材归纳的几个方面进行讲解。

2．对于脱毒苗的培育、细胞产物的工厂化生产等内容，由于学生知识储备不够，可让学生先自行阅读教材，在分析这些应用中应用到植物组织培养技术的环节。

●新课导入建议上一节学习了植物组织培养技术的原理及操作程序，可回忆这些内容，进而提出这项技术有哪些应用？可尝试让学生回答，然后教师对学生的[答案]进行归纳，即植物繁殖、植物育种等方面，从而引入新课。

●教学流程设计学生课前预习：阅读教材P38～43，填写【课前自主导学】，完成“思考交流”。

⇒步骤1：情景导课：以【新课导入建议】引出本节课题。

⇒步骤2：引入新课的基础上，对植物组织培养技术的应用进行归纳，即三个方面：植物繁殖的新途径、作物新品种的培育、细胞产物的工厂化生产。

⇒步骤3：通过【课堂互动探究】探究1，具体分析植物组织培养技术在植物繁殖方面的应用。

完成例1。

⇓步骤6：理解并记忆【结论语句】。

通过【当堂双基达标】进行当堂检测验收。

⇐步骤5：引导学生通过合作，整理本节重点、难点内容，利用【本课知识小结】进行总结，建立知识网络。

抢答方式完成【正误判断】。

⇐步骤4：利用【课堂互动探究】探究2，弄清楚植物组织培养技术在作物育种方面的应用，并与其他育种方式进行比较。

完成例2。

课前自主导学植物繁殖的新途径1.微型繁殖 (1)概念：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。

2.1.2 植物细胞工程的实际应用【学习目标】1.通过资料分析、师生交流，能够掌握微型繁殖和植物组织培养的联系；2.通过查阅资料、阅读文本，能够掌握作物脱毒、人工种子的制备过程和意义；3.通过观察图片、资料分析，能够了解单倍体育种和突变体的利用，并了解细胞产物的例子。

【教学重点和难点】1.植物细胞工程应用的实例。

2.掌握作物脱毒、人工种子的制备过程。

【教学过程】导入：植物细胞工程的实际应用。

生产实践的需求催生了科学技术并使其不断发展，科学技术又要应用、服务于生产实践。

无籽西瓜：炎炎夏日将至，能祛暑、解渴、利尿的盛夏佳果——西瓜纷纷上市了，品种丰富，价格不一。

可是大部分市售西瓜都是有籽西瓜，为什么好吃方便不吐籽的无籽西瓜总是难觅身影呢？无籽西瓜的培育及推广种植的困难：（学生回忆培育过程教师提出问题）科学家应用多倍体育种的方法，培育出的三倍体无籽西瓜，具有无籽、含糖高、口感好等特点。

但因其不结种子，每年必须用四倍体和二倍体西瓜杂交培育种子，不仅增加了生产成本，也给无籽西瓜的推广种植带来困难。

如何大面积推广种植无籽西瓜，在酷暑将至，市场需求渐增时尽快上市呢？想办法，解决问题：相信办法总比问题多，大家来帮瓜农出主意、想办法，以使我们在难耐的夏日里，解暑水果的选择上，有更多一些的选择。

教师：人们形象地把用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，叫做植物的微型繁殖技术（也叫快速繁殖技术）。

【微型繁殖与无性生殖】微型繁殖是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，实际上是无性生殖的一种。

在繁殖的过程中，细胞进行有丝分裂，因此亲、子代细胞内DNA相同，具有相同的基因，因此能保证亲、子代遗传特性不变。

利用这种技术能高效快速实现种苗的大量繁殖。

过渡：解决了无籽西瓜推广种植、尽快上市的问题后，对于吃到无籽西瓜这只是个开始。

农作物种植过程中的问题总是会接踵而至。

如何解决无籽西瓜推广种植遇到的新问题？（大家已经预想到该问题也已有了较好的解决办法，提前预防，有备无患）其实，不单无籽西瓜被没有种子不好推广的问题困扰着，其他能用种子繁殖的植物也被种子的局限性困扰着。