2.1.2植物细胞工程的应用课件-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

该高中生物学课件聚焦植物细胞工程的应用，以紫草保护与繁殖为核心情境，系统呈现快速繁殖、高产抗逆品种培育及紫草宁工厂化生产等技术，通过紫草及紫草宁图示导入，连接细胞工程原理，设置三个任务驱动学习，引导学生用技术解决实际问题。 其亮点在于情境化任务与核心素养深度融合。以紫草案例贯穿，通过小组展示调查报告、绘制技术流程图（如单倍体育种、紫草宁生产流程），培养科学思维；结合脱毒苗培养、耐盐植株培育等实例，落实生命观念与探究实践能力。当堂训练与拓展应用（如玉米育种方案设计）强化社会责任，助力学生提升解决生产问题能力，教师可借此高效落实核心素养教学。

第1节　二 植物细胞工程的应用 第2章 细胞工程 生物 学习目标 1.通过植物细胞工程应用技术的调查活动，明确相应技术的优点、重要价值及应用现状。（生命观念 科学探究） 2.通过构建植物细胞工程各种应用技术的流程图，明确其原理和关键环节。（生命观念 科学思维） 3.尝试运用植物细胞工程的相关知识，分析农业生产或药物研发中的实际问题。（科学思维 社会责任） 学习重难点 重点： 植物细胞工程应用的实例 难点： 尝试运用所学的植物细胞工程的知识解决生产实践中的问题 导入新课 情境导入 紫草，以其根部富含的紫草宁而闻名，是多种药物的重要成分，具有抗炎、抗菌、抗肿瘤等多种药理活性。然而，由于过度采挖和生态环境恶化，紫草正面临灭绝的危机。今天我们将运用植物细胞工程技术，为紫草的保护与繁殖探索新的途径。 紫草 紫草宁 为紫草提供快速、高效的繁殖途径 新课讲授 任务一 新课讲授 [任务一]为紫草提供快速、高效的繁殖途径 小组展示：一组同学代表展示利用植物组织培养技术培育紫草的调查报告， 根据调查报告和教材第39~40页的内容回答下列问题。 1.快速繁殖技术有哪些优点？ ①可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖。 ②可以保持优良品种的遗传特性。 ③不受自然生长季节的限制。 ④培养周期短，便于自动化管理，有利于进行工厂化培养。 新课讲授 [任务一]为紫草提供快速、高效的繁殖途径 2.应该选择紫草的什么部位培育脱毒苗？为什么要选择该部位？ 紫草的顶端分生区附近（如茎尖和根尖）；植物分生区细胞病毒少，甚至没有病毒。 3.脱毒紫草的组织培养流程包括哪些关键环节？ 取紫草茎尖或根尖 愈伤组织 脱毒苗 脱分化 再分化 新课讲授 [任务一]为紫草提供快速、高效的繁殖途径 评价反思：根据一组同学的调查报告，从优化流程、降低成本等方面给利用植物组织培养技术繁殖紫草提出建议。 ①选择适宜的外植体，如选择生长健壮、无病虫害的紫草植株作为外植体来源；优先考虑使用易于诱导分化、生长速度快的组织部位，如茎尖、腋芽或幼嫩叶片。 ②改善培养条件，如优化光照强度、光周期和光照质量，以满足紫草组织培养不同阶段的需求。控制培养室的温度和湿度，创造有利于细胞生长和分化的微环境。定期通风换气，保持培养室内空气新鲜，减少污染风险。 ③减少污染和提高无菌操作技术，如严格遵循无菌操作规范，包括外植体的消毒、培养基的灭菌以及操作过程中的无菌操作。定期检查并更换培养基，及时处理污染的培养物。 ④利用大规模生产技术降低成本，如自动化接种、培养基制备和分装设备，降低人工成本。回收和再利用部分培养基成分，如蔗糖、无机盐等，减少原材料消耗。 探索培育高产、抗逆的紫草新品种的途径 新课讲授 任务二 新课讲授 小组展示：二组同学代表展示利用单倍体育种和诱导突变体产生技术培育紫草新品种的调查报告，根据调查报告和教材第40~41页的内容回答下列问题。 1.绘制利用单倍体育种技术培育高产紫草宁的紫草植株的流程图。 [任务二]探索培育高产、抗逆的紫草新品种的途径 新课讲授 小组展示：二组同学代表展示利用单倍体育种和诱导突变体产生技术培育紫草新品种的调查报告，根据调查报告和教材第40~41页的内容回答下列问题。 2.单倍体育种有哪些优势？ 后代都是纯合子，能稳定遗传；明显缩短育种年限，加速育种进程。 3.绘制利用突变体培育高产紫草宁的紫草植株的技术流程图。 [任务二]探索培育高产、抗逆的紫草新品种的途径 紫草外植体 愈伤组织 多种突变体 新品种 脱分化 再分化 筛选、培育 诱变处理 新课讲授 拓展应用：紫色非甜玉米（基因型为AASuSu）和白色甜玉米（基因型为aasusu）杂交（Su和su代表一对等位基因），得到的F1（AaSusu）再进行自交，F2会有紫色甜玉米的表型产生。如果运用常规育种方法，应该如何筛选出纯合的紫色甜玉米？如果利用花药培养的技术，又应该怎样做呢？请你设计相关实验的思路。 [任务二]探索培育高产、抗逆的紫草新品种途径 新课讲授 F2中紫色甜玉米的基因型可能为Aasusu或AAsusu。在常规育种工作中，一般将F2获得的紫色甜玉米进行连续自交，即将每次自交后代中的紫色甜玉米选育后再进行自交，直至自交后代中不再出现白色甜玉米为止。这种方法比较烦琐，耗时也较长。其实在F1产生的花粉中就可能有Asu的组合，如果利用花药培养技术获得单倍体植株，再经过诱导染色体加倍，就可以直接得到紫色甜玉米的纯合体。这种方法可以大大缩短育种周期。 [任务二]探索培育高产、抗逆的紫草新品种途径 新课讲授 [任务三]明确紫草细胞产物——紫草宁的工厂化生产技术流程 小组展示：三组同学代表展示利用植物细胞培养技术生产紫草宁的原理和现状的调查报告，根据调查报告和教材第41页的内容回答下列问题。 1.绘制工厂化生产紫草宁的流程图。 2.工厂化生产紫草宁的优势有哪些？ 紫草外植体 愈伤组织 细胞悬液 紫草宁 脱分化 分散开 培养、提取 不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制，因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义。 新课讲授 [任务三]明确细胞产物的工厂化生产紫草宁的技术流程 归纳小结：植物组织培养与植物细胞培养的区别 比较项目 植物组织培养 植物细胞培养 起点不同     终点不同     原理不同     目的不同   高度分化的植物细胞、组织或器官 单个植物细胞或细胞团 完整植物体 更多植物细胞 细胞增殖、细胞全能性 细胞增殖 获得完整植物体 获得植物细胞或代谢产物 新课讲授 [任务三]明确细胞产物的工厂化生产紫草宁的技术流程 拓展提升：甜叶菊是一种菊科植物，植株中所含甜菊糖的甜度是蔗糖的300倍左右，而它的热量却很低，所以它逐渐成为一些用糖行业欢迎的新糖源。甜叶菊的种子小，发芽率低，种子繁殖产生的后代遗传性状不稳定；扦插植株的根系弱，且需要的原始材料多，这些都会限制甜叶菊的繁殖。假如你是某甜叶菊繁育公司的项目负责人，该公司当前运行状况良好，但一直未能解决种子发芽率低的问题。为了提高公司的甜叶菊繁育效率，你应该如何做出决策，并说出理由。 新课讲授 [任务三]明确细胞产物的工厂化生产紫草宁的技术流程 积极探索其他的繁育途径。例如，研究如何利用植物组织培养技术繁育甜叶菊，研究内容涉及植物组织培养的材料选择、培养基配方的优化、提高试管苗移栽成活率的方法等，最终目的是建立一套利用植物组织培养技术繁育甜叶菊的标准技术体系，实现甜叶菊种苗的产业化生产。 【练习1】 当堂训练 1．利用马铃薯的块茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后往往会因感染病毒而减产，为此农户都希望获得无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳方法是（　　） A．选择优良品种进行杂交 B．进行远缘植物体细胞杂交 C．利用茎尖分生组织进行组织培养 D．人工诱导基因突变 C 【练习2】 2.下图为利用植物组织培养生产药用次生代谢物的流程图，下列相关叙述错误的是（    ） A．外植体经体积分数为70%的酒精消毒30s后，需用自来水洗去酒精 B．①过程需在避光条件下，在固体培养基中添加植物激素诱导脱分化 C．②过程可在液体培养基中添加果胶酶等处理愈伤组织，从而获得单个细胞 D．③过程植物细胞通过有丝分裂增殖，无需产生完整植株 A 当堂训练 【练习3】 3.(不定项)下图是利用玉米（2n＝20）的幼苗芽尖细胞（基因型BbTt）进行实验的流程示意图。下列分析错误的是（　　） A．基因重组发生在图中过程② ，过程③中能够在显微镜下看到染色单体的时期是前期和后期 B．秋水仙素用于培育多倍体的原理是其能够抑制纺锤体的形成和着丝粒的分裂 C．植株A为二倍体，其体细胞内最多有4个染色体组；植株C属于单倍体，其发育起点为配子 D．利用幼苗2进行育种的最大优点是明显缩短育种年限，植株B纯合的概率为25% ABD 当堂训练 【练习4】 下图是培养耐盐植株的实验流程，请回答下列问题。 (1)在一定的_____________________（填激素名称）等条件的诱导下，已经分化的细胞可以经过脱分化，即失去特有的结构和功能，转变为未分化的细胞，进而形成愈伤组织，愈伤组织的特点是____________________________________。 (2)愈伤组织经再分化形成根芽的过程一般______（填“不需要”或“需要”）提供光照，原因是_______________________。用射线处理愈伤组织而不直接处理茎段的原因是____________________________________，处理2中添加的物质X为______________________________________。 当堂训练 生长素和细胞分裂素 高度液泡化，无规则不定形的薄壁组织 需要 叶绿素的合成需要光照 愈伤组织细胞分裂能力强，易诱发突变 一定浓度的氯化钠/一定浓度的盐分 【练习4】 下图是培养耐盐植株的实验流程，请回答下列问题。 (3)培育脱毒苗时，一般选择植物的___________进行组织培养，理由是________________________________。 (4)利用植物体细胞杂交技术也能培育耐盐植株，该技术的原理是_________________________________，意义是___________________________。 (5)无菌技术也是成功诱导出耐盐植株的重要因素，下列各项中用化学药剂进行消毒的是__________。（填序号）。①培养皿  ②培养基  ③实验操作者的双手  ④三角锥形瓶  ⑤接种环  ⑥茎段（外植体） 当堂训练 分生组织 该部位携带病毒少或不携带病毒 细胞膜的流动性、植物细胞的全能性 打破生殖隔离，实现远缘杂交育种 ③⑥ 【练习4】 下图是培养耐盐植株的实验流程，请回答下列问题。 （6）某学生认为植物的所有代谢物均可直接用于生长，请你基于初生代谢与次生代谢的区别，反驳他的观点。 当堂训练 初生代谢产物是植物生长的基石，直接参与植物的生长和发育过程，但次生代谢产物并不直接用于生长。次生代谢产物在植物体内发挥着多种重要的非生长相关功能，如防御、化感作用和信号传递等。 课堂小结 $$