2.2通过体细胞杂交可获得新的植物体-教学设计-2023-2024学年高二下学期生物浙科版（2019）选择性必修3

教学设计 课程基本信息 学科 高中生物 年级 高二年级 学期 春季 课题 通过植物体细胞杂交获得新的植物体 教学目标 1. 举例说明植物体细胞杂交技术的概念，运用结构与功能观等生命观念分析其基本原理。（生命观念） 2.概述植物体细胞杂交的一般过程。（科学思维） 3.举例说明植物体细胞杂交技术的应用价值，关注技术进步对人类生产、生活的影响。（社会责任） 教学内容 教学重点： 植物体细胞杂交的过程和应用价值。 教学难点： 植物体细胞杂交的过程。 教学过程 【导入】 教师活动：提出话题，番茄和马铃薯都是人们爱吃的食物，有没有可能让一种植物“地上结出番茄果实，地下长出马铃薯块茎”？（学生思考回答：无性繁殖。） 教师活动：把两种植物嫁接一下，想法很好，也可以成功培育，但这种并不是性状稳定的植物品种。那传统的有性杂交方法可以吗？（学生思考回答：不行。） 教师活动：为什么？（学生思考回答：因为这两种植物之间存在着生殖隔离。） 教师活动：那么，怎样才能得到“你中有我，我中有你”且性状稳定的“马铃薯—番茄”植株呢？ 【植物体细胞杂交概念】 科学史展示： 1978年梅尔彻斯等首次利用植物体细胞杂交获得了马铃薯和番茄的属间体细胞杂种“马铃薯-番茄”植株。提出植物体杂交细胞概念。 教师活动：是指将两个来自不同种植物的体细胞融合成一个杂种细胞， 并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。 【原生质体】 思考从细胞的结构上分析，什么细胞结构会阻碍着细胞间的融合？（学生思考回答：细胞壁。） 教师活动：思考如何去掉细胞壁？（学生思考回答：利用酶的专一性，主要用纤维素酶和果胶酶水解植物细胞壁。） 教师活动：去除植物细胞壁后的细胞结构，包括细胞膜、细胞质和细胞核，为球形的原生质体，这是显微镜下的球形原生质体。但要注意与原生质层的区别。成熟植物细胞的细胞膜、液泡膜和介于这两层膜之间的细胞质属于原生质层，原生质层不包含细胞液和细胞核，所以同学们不要混淆这两个概念。 整理：跟普通植物细胞相比，原生质体有哪些优点：①没有了坚硬致密的细胞壁的阻碍，植物细胞之间的融合得以实现；②没有细胞壁的阻碍，原生质体更容易被转入外源基因，是植物基因工程的理想受体；③与完整细胞一样具有全能性，仍可产生细胞壁，经诱导分化成完整植株。学习到现在为止，同学们对原生质体应该有了一定的认识。 【过渡——植物体细胞杂交过程】 我们从两个方面展开学习本节课内容《通过植物体细胞杂交获得新的植物体》，一成功培养原生质体是植物体细胞杂交技术的基础，二由杂种细胞培育出的新植物体可能会具有新的性状，也可分步骤为原生质体的获取、融合与植物组培进行学习。 【原生质体的获取、培养】 要获得高质量的原生质体，应选择分裂旺盛，再分化能力强的材料，如根尖、愈伤组织等。 在用酶解法降解细胞壁之前，先用较高渗透压处理，一般置于0.5~0.6mol/L的甘露醇或一定浓度的蔗糖溶液环境中，目的使细胞处于微弱的质壁分离状态，这样有利于完整的原生质体的释放，防止原生质体被破坏。 为避免杂菌污染，纤维素酶、果胶酶用可用无菌的G6玻璃砂漏斗过滤灭菌，为了加速酶解也可采取真空泵抽引渗透处理，促进酶液进入细胞间隙，后放置摇床，可以获取原生质体。 这是显微镜下植物细胞酶解结果，除完整未损伤的原生质体外，还含有许多杂质，如细胞碎片、叶绿体、未被消化的细胞组织和破裂的原生质体，因此必须把这些杂质除掉，这就需要分离纯化原生质体。 如何纯化？沉降法（低速离心法）是最常用的方法，将过滤和离心相结合，置于离心管离心，原生质体沉于离心管底部，残液碎屑漂浮于上清液；去上清液后，再把沉淀物重新悬浮于清洗培养基中反复3次，即可纯化原生质体。 影响原生质体分离的数量和质量的因素有很多：比如材料的种类和生理状态；酶的种类、酶解时间和温度；酶液的浓度；分离与纯化的方法等。 纯化好了原生质体，还需进一步检测其活力，如何检测？（学生思考。） 我们可以根据已学知识去推导，通过教材实验“观察叶绿体和细胞质流动”可以想到“胞质环流法”、通过模拟实验探究膜的透过性可以想到“染色法”，通过“观察植物细胞的质壁分离及质壁分离复原现象”可以想到“渗透吸水或失水”，还有荧光标记法，氧摄入量评价法，形态观察法。 举个例子，荧光标记法(FDA法)， FDA本身没有极性，无荧光，可以穿过细胞膜自由出入细胞，在细胞中不能积累。在活细胞中，FDA经酯酶分解为荧光素，后者为具有荧光的极性物质，不能自由出入细胞膜，从而在细胞中积累。在紫外光照射下，发出绿色荧光。相反如果是死细胞，则不会发出绿色荧光。 小结：获取好所需的高质量原生质体，还需培养在适宜的环境中，成功培养原生质体是植物体细胞杂交技术的基础。 对于这方面的科研成果颇丰，1960年英国植物生理学家科金用酶解法