植物细胞工程
学习要求
活动单元一：细胞全能性
【导学提纲】
1、细胞全能性的概念？
2、卵细胞、、体细胞、受精卵、动物细胞、植物细胞全能性的比较？
【识记】
1．生物体的所有细胞几乎都含有该物种的全套遗传物质，具有发育成为完整个体所必需的_________，因此，这些细胞都具有发育成为一个新的生物个体的_____。细胞的这种特性称为细胞全能性。
2．植物体细胞在适宜的条件下可培育成完整的正常植株，这就是细胞_______的有力证据。
3．植物组织培养是指依据___________原理，在无菌条件下，分离植物的器官、组织、细胞或_________ (称为外植体)，并在培养基上培养，在适宜条件下使其长成部分或完整植株的技术。
4．植物组织培养最常用的培养材料是植株的茎尖、根尖、叶片和花药等。
5．由已经分化的植物细胞形成愈伤组织的过程，称为植物细胞的_________________。愈伤组织重新诱导分化形成根、芽等器官的过程，称为再分化。
【理解】
全能性 totipotency
关于全能性的定义基本上可以分三种。一种是说“已分化细胞具有重新发育为完整个体的潜能”，这种说法将受精卵排除在外，但事实上现在人们达成共识认为受精卵全能性最强；一种说法是“一个细胞包含着这种生物的全部遗传信息，在适当的条件下可以发育成一个完整的生物体”，这种说法严格讲是将花药离体培养或卵细胞发育成个体排除在外了（存疑）；1984年国际组织培养协会作出的定义最全面“细胞全能性为细胞的某种特征，有这种能力的细胞保留形成有机体所有细胞类型的能力”，这个定义包含了受精卵、花药、卵细胞的分化发育，也包含了培养细胞生产次生代谢物的情况（如红豆杉细胞培养生产紫杉醇）。
植物细胞全能性
(1)内涵：高度分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。
(2)原因：具有该生物的全部遗传信息。
(3)表达的条件：离体，必备的营养物质等。在体内由于基因的选择性表达，而使细胞发生分化。
1 周次周 备课组长签字 张子婧 主管主任签字___聂建新 ____
授课时间 ___周 星期___ 主备人 刘广泉 授课教师
课题 2.1.2 植物细胞工程的实际应用（2课时）B
学习目标 1、了解单倍体育种和突变体的利用
2、了解细胞产物的例子
学习过程
一、自主学习
（二）作为新品种的培育
1.单倍体育种
（1）方法： 离体培养 植株 纯合子植株。
（2）优点：①后代是纯合子，能 。②明显缩短了 。
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 和
（如 、 等）的影响而 。
（2）利用：筛选出对人们有用的 ，进而培育成 。
（三）细胞产物的工厂化生产
1.细胞产物种类： 、脂肪、糖类、 、香料、生物碱等。
2.技术：植物 技术。
3.实例：我国利用植物组织培养技术实现了大量生产 ；另外，三七、紫草和银杏的 也都已经实现了工厂化生产。②不受 、 和 限制。
二【合作探究】
1.单倍体育种的原理是什么？
2.体细胞诱变育种对什么材料进行诱变处理？
染色体加倍
2
习题巩固
1两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，这两对基因按照自由组合定律遗传，要培育出基因型为aabb的新品种，最简捷的方法是（ ）
A.单倍体育种 B.杂交育种 C.人工诱变育种 D.细胞工程育种
2.下图为植物植株培养的基本过程，则制作人工种子和生产治疗烫伤、割伤的药物——紫草素，应分别选用的编号是（ ）
植物细胞工程
1.植物细胞的全能性：一个生活的植物细胞，只要有完整的膜系统和细胞核，它就会带有一套发育成一个完整植株的遗传基础，并具备发育成完整植物体的潜在能力。
2.分化：在植物个体发育中由分生组织细胞分裂后逐渐在形态、结构和功能上形成稳定性的差异，产生不同细胞类群的特化过程，称为细胞分化。
脱分化：成熟的细胞在一定条件下恢复分裂能力转变为分生细胞的过程。
再分化：脱分化的细胞再次分裂、分化并形成不同组织，进而构成器官和植株的过程。
外植体（explant）：植物细胞组织离体培养时，由植物体上切割下的器官和组织用以作为接种的材料。包括各种器官、组织、细胞或原生质体等。
愈伤组织（callus）：由外植体脱分化、分裂形成的多细胞团，称为愈伤组织。
3. 1）培养基种类：①MS培养基：用于植物的器官、花药、细胞和原生质体的培养。②White培养基：生根培养③N6培养基：应用于小麦、水稻及其他禾谷类植物的花粉和花药培养。④B5培养基：适用于双子叶植物特别是木本植物,十字花科的植物⑤5)KM—8P培养基：用于原生质体和融合体的培养。
2）培养基的成分：无机营养成分，有机营养成分，植物生长调节物质，附加成分，固化剂-琼脂，水。
a.植物生长调节物质包括：
①生长素（AUX）：顶端分泌，诱导细胞分裂，促进生根。有吲哚乙酸IAA，萘乙酸NAA，吲哚丁酸IBA，2,4-二氯苯氧乙酸2,4-D。
②细胞分裂素（CTK）：根尖分泌，促进细胞分裂, 诱导芽的分化，延缓组织衰落。有6-BA，激动素Kt，玉米素Zt，TDZ）
③赤霉素（GA）（不能够高压灭菌）：促进幼胚发育，促进细胞伸长，打破休眠。有GA3.
④乙烯（Eth）：作用：催熟，促进植物落叶、早衰等，影响培养物的生长和分化。
⑤脱落酸（ABA）：作用：促进脱落和衰老，在组培中或许促进，或许抑制愈伤的分化。
⑥油菜素内酯（BR）：作用：作用可能与CTK类似，但是用量远小于CTK。
“植物细胞工程的实际应用”教学设计
1 教学分析和设计思路
1.1 教材分析
“植物细胞工程的实际应用”是人民教育出版社2011年版《选修3?现代生物科技专题》中的一节内容。“植物细胞工程的基本技术”是学习本节内容的基础，主要包括植物繁殖的新途径（微型繁殖、作物脱毒和人工种子）、作物新品种的培育（单倍体育种和突变体的利用）以及细胞产物的工厂化生产等三方面的内容。在STSE（科学?技术?社会?环境）教育方面，教材以“资料分析”的形式介绍了我国红豆杉惨遭浩劫的例子，引导学生讨论植物细胞工程技术在资源节约、环境保护方面的重要意义。因此，本节课的教学设计应重视渗透STSE教育。
1.2 学情分析
“植物细胞工程的实际应用”作为《选修3?现代生物科技专题》中的一节，学生已具有相应必修内容的学习基础：在《必修1?分子与细胞》中，学生学习了“细胞的分裂和分化”“细胞的全能性”等内容，这些内容能帮助学生进一步加深对植物细胞工程应用的原理的理解；在《必修2?遗传与进化》中，学生学习了“基因突变和诱变育种”“单倍体育种”等内容，这些内容能够帮助学生理解植物细胞工程在育种方面的应用；在《必修3?稳态与环境》中，学生学习了“生态系统”“生物多样性的保护”等内容，这些内容能够帮助学生认识到保护红豆杉的意义和重要性，为学生的学习迁移打下基础。但是，本节课内容涉及较多的基础知识，具有一定的综合性和复杂性。因此，教师可以通过思维导图的方式，引导整理知识脉络、建构知识体系。
1.3 设计思路
基于对教材和学情的分析，本节课的教学思路设计为两条主线。第一条主线为情境主线，以此渗透STSE教育。通过这条主线，本节课将创设“拯救红豆杉”这一问题情景，并围绕这一问题情境，展开教学活动。第二条主线为思维主线，通过活动训练学生的思维，帮助学生梳理新旧知识的关系，构建符合自身认知心理的知识框架，并能运用发散思维应用新知识。这条主线主要包括思维导图和头脑风暴2个课堂活动。
