第一篇：植物細胞工程的研究及其在農業(yè)生產中的應用范文

植物細胞工程的研究及其在農業(yè)

生產中的應用

摘要：植物細胞工程是一門以植物組織培養(yǎng)為基礎，具有廣泛應用前景和實用價值的生物技術。目前根據(jù)人們的需要已經相繼完善和發(fā)展了一些具有特色的實用技術，這些技術的發(fā)展和應用，使植物細胞工程在人類現(xiàn)生活中的地位更加突出，并發(fā)揮著越來越重要的作用。而其在農業(yè)生產上的應用有以下幾方面：脫毒苗生產方面、經濟植物快繁方面、新品種選育方面及利用植物細胞工程獲得生物產品。本文就以上內容做一個簡單的介紹。

關鍵詞：植物細胞工程 研究 農業(yè)生產 應用 展望

植物細胞工程是一門以植物組織培養(yǎng)為基礎，具有廣泛應用前景和實用價值的生物技術，其理論基礎是植物細胞的全能性，以植物組織與細胞培養(yǎng)為技術支持，在細胞和亞細胞水平對植物進行遺傳操作，實現(xiàn)植物改良和利用，或獲得植物來源的生物產品的科學技術。植物細胞培養(yǎng)是指把植物的胚、胚軸、根、莖、葉、花、果實、種子、花粉或分生組織等任一部分離體培養(yǎng)成為植株；植物細胞雜交是指分離植物體上的細胞后用纖維素酶除去細胞壁，使其變?yōu)樵|體，在滅活的仙臺病毒或PEG 誘導下促進不同品種的兩個細胞完成雜交過程，從而培養(yǎng)為雜種植株。植物細胞工程具有科學和技術雙重特征，經過多年的探索和發(fā)展，已成為當代生物科學中一個重要學科和現(xiàn)代生物技術的重要組成部分。

一、植物細胞工程基礎研究

隨著植物細胞工程的不斷完善和發(fā)展, 該技術已經在部分經濟植物的育種和繁殖中發(fā)揮著十分重要的作用。目前根據(jù)人們的需要已經相繼完善和發(fā)展了一些具有特色的實用技術, 包括植物細胞培養(yǎng)技術、無性快繁技術、制備轉基因植物、單倍體育種及胚胎培養(yǎng)等。這些技術的發(fā)展和應用, 使得植物細胞工程在人類的現(xiàn)代生活中的地位更加突出, 并在經濟植物快繁、植物新品種選育和有用次生代謝

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產物的生產方面發(fā)揮了重要的作用。

培養(yǎng)植物細胞獲得生物產品對于人類來說是非常重要的。植物次生代謝產物一直是藥物和工業(yè)原料的重要來源，同時很多植物次生代謝產物又是優(yōu)良的食品添加劑和名貴的化妝品原料，有些甚至是生物毒素的主要來源，可以用于殺蟲、殺菌而對環(huán)境和人畜無害。植物細胞培養(yǎng)作為重組蛋白的生產系統(tǒng), 集合了微生物發(fā)酵、動物細胞培養(yǎng)和完整植株培養(yǎng)系統(tǒng)的很多優(yōu)點。可以利用植物細胞懸浮培養(yǎng)、固定化培養(yǎng)及各種生物反應器實現(xiàn)次生代謝產物尤其是藥用植物成分的大量生產, 這對實現(xiàn)中藥技術現(xiàn)代化具有重要意義。目前, 我國的藥用植物細胞培養(yǎng)技術取得了很大進展。以細胞培養(yǎng)技術為主要手段的商品化生產藥用植物天然產物的工業(yè)正在迅速崛起。如人參、毛地黃、蘿芙木、紫草、黃連等已實現(xiàn)了工業(yè)化生產。據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)在已經能從400多種藥用植物中建立了植物組織和細胞培養(yǎng)物，從中分離出 600 多種代謝產物。但由于技術上的原因，與人類所需相比僅有少數(shù)的物質可用細胞培養(yǎng)的方法來生產，主要困難是在一些培養(yǎng)的組織細胞中次生代謝產物的含量極低。因此開展旨在提高藥用有效成分的細胞培養(yǎng)及次生代謝調控工作是一項很有應用前景的探索性研究工作。

利用離體突變技術，已分離和鑒定了許多與植物發(fā)育有關的基因，為揭示植物遺傳與發(fā)育調控的分子機理奠定了基礎。利用花培加倍單倍體技術獲得純系的方法，為有性繁殖植物遺傳分離群體的構建提供了有效途徑，進而可為遺傳圖譜的構建、基因定位提供穩(wěn)定的基礎材料，促進了植物遺傳學的發(fā)展。同時植物組織培養(yǎng)技術也為植物

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礦質營養(yǎng)、有機營養(yǎng)代謝，植物病理學等研究提供技術手段。

建立植物高效再生體系是植物細胞工程研究的重要領域。研究表明，植物激素誘導的信號傳遞在細胞分裂、極性確定、器官分化、胚狀體的發(fā)育等離體培養(yǎng)過程中起重要作用。在植物離體形態(tài)建成中，生長素與細胞分裂素的比例是重要因素，其他激素可以直接或問接影響形態(tài)建成。

二、植物細胞工程在農業(yè)生產上的應用

1、植物細胞工程在脫毒苗生產方面的應用

長期進行營養(yǎng)繁殖的農作物及果樹、蔬菜等往往會積累許多病毒和類病毒，病毒和類病毒的感染常導致親本性狀退化，使農產品的產量和質量明顯下降。植物細胞工程可應用于脫毒苗生產，一般多采用莖尖脫毒的方法，通過莖尖組織培養(yǎng)可以獲得無病毒和類病毒感染的再生苗。如莖尖脫毒獲得的脫番茄斑萎病毒（TSWV）、脫黃瓜花葉病毒（CMV）及脫菊花病毒B（CVB）的再生苗等。近年來，中國相繼出現(xiàn)了許多脫毒試管苗生產工廠，黑龍江、內蒙古、湖南、湖北、河南和甘肅等地都建立了生產脫毒種薯的原種場，脫毒馬鈴薯已經推廣了近30萬hm2，平均增產50%以上。

2、植物細胞工程在經濟植物快繁方面的應用

植物快繁是指利用組織培養(yǎng)技術，將來自優(yōu)良植株的植物組織或細胞進行離體培養(yǎng)，短期內獲得大量遺傳性狀一致的個體的方法。植物快繁技術在農業(yè)上有著廣泛的應用，如可以使生根困難的名貴花卉大量繁殖，還可應用于雜合植物材料的快繁，因為很多優(yōu)良的觀賞植

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物和經濟植物都是雜種，一旦有性繁殖，其后代性狀會發(fā)生分離，而通過無性繁殖則能夠保持其雜合性，并可以大量生產性狀均一的商品苗。目前已在木薯、馬鈴薯、咖啡、橡膠、菠蘿、甘蔗和蘋果等經濟植物上建立了植物快繁技術。隨著無性快繁技術的發(fā)展和植物細胞工程的應用，出現(xiàn)了植物快繁生物反應器，為植物快繁技術帶來了根本性變革，成為快繁技術發(fā)展的新方向。

3、植物細胞工程在新品種選育方面的應用 3.1 單倍體細胞培養(yǎng)

傳統(tǒng)的雜交育種在自交5代以后可以產生一些同質配子結合的純合植株，經6~8代才可選育出新品系。而單倍體育種是通過單倍體培養(yǎng)迅速獲得純合二倍體，從而大大縮短了育種年限，有些單倍體育種只需要兩年左右的時間?；ㄋ幣囵B(yǎng)單倍體育種是20世紀60年代發(fā)展起來的新技術，中國是最早利用花藥培養(yǎng)和加倍花粉單倍體育成新品種的國家之一，中國已成功培育了20多種農作物新品種，其中小麥、玉米和高粱等作物為中國首先培育成功的。

3.2 二倍體體細胞雜交獲得雜交優(yōu)勢種

體細胞雜交技術打破了生物學上種屬間雜交的障礙，使不能進行有性雜交的兩個生物種進行無性雜交，通過篩選和純化創(chuàng)造出自然界中本來不存在的兼有兩個物種優(yōu)良性狀的新物種。植物體細胞雜交的例證很多，如將馬鈴薯和番茄進行細胞雜交，可培育出上結番茄下結馬鈴薯的“番茄馬鈴薯”；將豆科植物細胞與向日葵細胞進行細胞雜交，將豆科植物細胞的貯藏蛋白基因轉入向日葵細胞內，培育出了高

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營養(yǎng)價值的“向日豆”。而在水稻育種方面，通過細胞雜交技術可以將水稻近緣種的一些優(yōu)良基因引入水稻基因組，還可以快速轉移重要性狀基因，縮短育種進程，從而擴大農業(yè)生產中應用品種的遺傳基礎；另外，植物體細胞雜交在水稻雄性不育系的育種方面也發(fā)揮了重要作用。

4、利用植物細胞工程獲得生物產品

植物次生代謝的產物有很多可以作為藥物或工業(yè)原料，也可以提煉為優(yōu)良的食品添加劑或名貴化妝品。通過植物細胞懸浮培養(yǎng)、固定化培養(yǎng)及各種生物反應器可以實現(xiàn)植物次生代謝產物尤其是藥用植物成分的大量生產，目前，中國藥用植物細胞培養(yǎng)技術已取得了很大進展，如對天麻愈傷組織的懸浮培養(yǎng)和生物反應器培養(yǎng)的探索，可望大量生產天麻細胞團并可提取天麻素，從根本上解決天麻市場緊缺的現(xiàn)象，同時又能有效地保護天麻的野生資源。

三、植物細胞工程的展望

1、完善植物細胞工程技術體系

植物細胞工程技術體系是植物組織培養(yǎng)技術的集成和優(yōu)化。培養(yǎng)和選育高效型的優(yōu)良細胞株系,建立植物高頻率再生體系,優(yōu)化突變體篩選、無糖培養(yǎng)和快繁技術,開發(fā)適合規(guī)模生產的低成本培養(yǎng)基,優(yōu)化植物細胞生物反應器的設計和工藝,加強計算機技術和自動化控制技術在植物細胞工程中的應用,形成一套集成創(chuàng)新的技術體系,將推動植物細胞工程技術向高效、可控和多樣化的方向發(fā)展。

2、開拓新的研究和應用領域

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隨著現(xiàn)代農業(yè)的不斷拓展,植物細胞工程技術應不斷開拓新的應用領域,如推動植物細胞工程技術與空間技術的結合,發(fā)展空間細胞融合技術,加強海洋生物技術的應用,開拓植物細胞工程在環(huán)境保護中的應用等。

3、加快植物細胞工程技術的應用

植物細胞工程技術的應用,催生了一大批先進實用的研究成果和技術,培育了一批優(yōu)良品種。在大力推廣常規(guī)脫毒和快繁技術的同時,加快發(fā)展植物快繁生物反應器和光自養(yǎng)微繁技術,將為種苗業(yè)帶來新的變革。生產微型營養(yǎng)器官的人工種子可能成為最先規(guī)?；瘧玫娜斯しN子技術,以體細胞胚為繁殖體的人工種子技術需要進一步研究和完善。應用植物細胞培養(yǎng)技術生產植物來源的生物產品,盡管目前僅在少數(shù)植物上實現(xiàn)了商業(yè)化生產,但隨著植物細胞工程生物反應器技術的完善,其應用領域將進一步擴大。

4、重視植物細胞工程質量管理

植物細胞工程技術呈現(xiàn)發(fā)展規(guī)模化、管理規(guī)范化和操作自動化的趨勢。目前國外一些國家在組織培養(yǎng)實驗室、種苗快繁的質量管理以及植物來源生物產品的生產和質量管理中實行良好實驗室規(guī)范(GLP)、良好生產規(guī)范(GMP)和危害分析和關鍵控制點(HACCP)系統(tǒng),我國一些植物快繁企業(yè)也開展了GMP論證。植物細胞工程技術在產生巨大的社會經濟效益的同時,必然對其技術產品的質量管理提出更高的要求。

四、結束語

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植物細胞工程的發(fā)展有賴于基礎科學的進步與發(fā)展。應用現(xiàn)代分子生物學理論和技術研究植物細胞全能性表達、細胞脫分化、器官發(fā)生和形態(tài)建成相關基因的功能和表達調控，將揭示植物再生的分子基礎，有利于實現(xiàn)植物再生的人工調控。同時，加強植物代謝工程的基礎研究，加快植物細胞工程與植物基因工程的整合，結合分子標記輔助育種技術，將大大推進轉基因植物、植物生物反應器的研究和應用。

植物細胞工程的研究與應用，推動了現(xiàn)代生物技術的發(fā)展。作為一個相對獨立的學科和技術體系，植物細胞工程為高效、優(yōu)質、可持續(xù)的現(xiàn)代農業(yè)做出了重大貢獻。植物細胞工程的發(fā)展，有賴于生命科學技術和工程技術的進步，同時也促進了現(xiàn)代生命科學技術的進步和發(fā)展。

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北方園藝，

第二篇：植物細胞工程教案

植物細胞工程

一、教學目標

1、細胞的全能性（理解）

2、簡述植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交技術。（知道）

二、教學重點和難點 1.教學重點

（1）植物組織培養(yǎng)的原理和過程。（2）植物體細胞雜交的原理。2.教學難點 植物體細胞雜交

三、教學過程 導入：

我們已經所學及疑問

1、有性生殖中，受精卵經分裂、分化形成各種組織、器官，最后形成個體。三倍體如何繁殖后代？

2、細胞的全能性

體細胞具有全能性的原因是什么？

各種細胞表達全能性的能力是否一樣？

在生物體內，體細胞有沒有表達全能性，為什么？ 體細胞在什么條件下才會表達全能性?

（一）植物組織培養(yǎng)

1、概念

2、植物組織培養(yǎng)的過程。（如下）

脫分化 再分化

外植體 → 愈傷組織 → 根、芽 →植物體

3、條件

4、證明：

（二）植物體細胞雜交

1、過程 植物細胞A 植物細胞B ↓ 去壁

↓

原生質體 A 原生質體B

↓

↓

原生質體融合↓ 再生細胞壁

雜種細胞

2、優(yōu)點： 克服遠源雜交不親和障礙，培育作物新品種?！?細胞分裂

愈傷組織

↓細胞分化

雜種植株

第三篇：植物細胞工程說課稿

植物細胞工程說課稿

各位領導、老師們，你們好！

今天我要進行說課的內容是植物細胞工程 首先，我對本節(jié)內容進行分析

一、說教材的地位和作用

《植物細胞工程》是人教版教材高中生物選修本專題二細胞工程第1節(jié)內容。在此之前，學生們已經復習了細胞的結構和功能，細胞分化，細胞全能性等知識為本節(jié)內容的學習起到了鋪墊的作用。因此，本節(jié)內容在細胞工程中具有不容忽視的重要的地位，為了更好的復習動物細胞工程的知識，所以復習好這一節(jié)內容起到了承上啟下的作用。本內容包含的一些植物細胞工程技術知識，通過與動物細胞工程技術對比，從而幫助學生學習具有連續(xù)性和系統(tǒng)性，為高考打下良好的基礎。

二、說教學目標

根據(jù)本教材的結構和內容分析，結合著高三年級學生他們的認知結構及其心理特征，我制定了以下的教學目標：

1、認知目標：識記： 細胞的全能性

2、能力目標

簡述植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交技術。列舉植物細胞工程的實際應用。

3、情感、態(tài)度、價值觀目標

可使學生更深刻地理解知識理論在實際生活中的應用，并且逐漸地培養(yǎng)學生具有良好的個性。認同細胞學基礎理論研究與技術開發(fā)之間的關系；關注細胞工程研究的發(fā)展和應用前景。

三、說教學的重、難點

本著高三二輪標準，在吃透教材基礎上，我確定了以下的教學重點和難點 教學重點：

（1）植物組織培養(yǎng)的原理和過程。（2）植物體細胞雜交的原理。（3）植物細胞工程應用的實例。教學難點： 植物體細胞雜交

四、說教法

基于本節(jié)課內容的特點，我主要采用了以下的教學方法：

1、直觀演示法：

利用多媒體等手段進行直觀演示，激發(fā)學生的學習興趣，活躍課堂氣氛，促進學生對知識的掌握。

2、活動探究法

通過導學案，以學生為主體，使學生的探索性得到了充分的發(fā)揮，培養(yǎng)學生的自學能力、思維能力、活動組織能力。

3、集體討論法

針對導學案和學生提出的問題，組織學生進行集體和分組討論，促使學生在學習中解決問題，培養(yǎng)學生的團結協(xié)作的精神。

五、說學法

我們常說：“現(xiàn)代的文盲不是不懂字的人，而是沒有掌握學習方法的人”，因而，我在教學過程中特別重視學法的指導。讓學生從機械的“學答”向“學問”轉變，從“學會”向“會學”轉變，成為真正的學習的主人。這節(jié)課在指導學生的學習方法和培養(yǎng)學生的學習能力方面主要采取以下方法：思考評價法、分析歸納法、自主探究法、總結反思法。

六、說教學過程

在這節(jié)課的教學過程中，我注重突出重點，條理清晰，緊湊合理。各項活動的安排也注重互動、交流，最大限度的調動學生參與課堂的積極性、主動性。

1、學生朗讀：（3—5分鐘）

學生通過朗讀配發(fā)的選修3基礎知識匯總把上節(jié)課所學習的內容加以鞏固，并且把今天所學習的內容進行簡單預習，從而把相關的一些知識點進行記憶。而生物選修3中的一些基礎知識大多是要進行記憶的，對于提高二輪復習效率，這個環(huán)節(jié)的設置是必不可少的。

2、導學案的完成：（15分鐘）

①、要求學生在規(guī)定的時間內去完成創(chuàng)新設計的基礎梳理

②、要求學生完成基礎梳理之后，通過討論解決多媒體所展示的問題。

（一）細胞的全能性

1、什么是細胞的全能性？

2、體細胞具有全能性的原因是什么？

3、各種細胞表達全能性的能力是否一樣？

4、在生物體內，體細胞有沒有表達全能性，為什么？

5、體細胞在什么條件下才會表達全能性?

（二）植物組織培養(yǎng)

（1）離體的器官、組織或細胞如果不進行脫分化處理，能否培養(yǎng)成完整植物體？（2）決定植物細胞脫分化、再分化的關鍵因素是什么？

（三）植物體細胞雜交

（1）要想讓兩個來自不同植物的體細胞融合在一起，遇到的第一個障礙是什么？（2）有沒有一種溫和的去細胞壁的方法？（3）如果兩個來源不同的原生質體發(fā)生融合形成了雜種細胞，下一步該對此細胞做何種處理？（4）如何將雜種細胞培育成雜種植株？

（四）植物細胞工程應用的實例

一、植物繁殖的新途徑

1.微型繁殖技術為什么能保持親本的優(yōu)良性狀？2.培育植物的莖尖可得到脫毒苗，其中的原因是什么？3.人工種子在生產上有哪些優(yōu)點？

二、作物新品種的培育

1.單倍體育種的原理是什么？2.體細胞誘變育種對什么材料進行誘變處理？

3、教師和學生點評，進行課堂小結，強化認識。（15分鐘）

①、學生對基礎梳理進行交叉批改，提高學生對知識的掌握，以及糾錯的能力。

②、對于多媒體的展示的問題進行點評和小結，對于簡單的知識點可以叫學生來點評，難一點的由老師來完成。這樣可以提高學生的表達能力，以及組織學生學習的能力。

③、設置相關表格和過程圖，或者運用創(chuàng)新設計中的表格和過程圖對問題中所涉及到的重點和難點進行歸納和梳理，讓學生在通過小結的過程中把本堂課的重點和難點理解透徹并掌握，同時使知識具有系統(tǒng)性和連貫性?？傊?，課堂小結，可以把課堂傳授的知識盡快地轉化為學生的素質；可使學生更深刻地理解知識理論在實際生活中的應用，并且逐漸地培養(yǎng)學生具有良好的個性。

4、課堂作業(yè)（3-5分鐘）

多媒體中相關練習，創(chuàng)新設計的典例1和訓練3，高考真題集訓第3題。

5、布置作業(yè)。

完成創(chuàng)新設計的其他題目和活頁訓練，以及全品小練習。

七、板書設計

我比較注重直觀、系統(tǒng)的板書設計，還及時地體現(xiàn)教材中的知識點，以便于學生能夠理解掌握。

板書：略

我的說課完畢，謝謝大家。

說課教師：信豐中學 余斌

第四篇：《植物細胞工程的實際應用》教學案例

教學目標分析（結合課程標準說明本節(jié)課學習完成后所要達到的具體目標）：

1、知識目標

（1）掌握作物脫毒、人工種子的制備過程和意義（2）了解單倍體育種和突變體的利用（3）了解細胞產物的例子

2、能力目標

搜集有關細胞工程研究進展和應用方面的資料，進行整理、分析和交流。

3、情感目標

（1）認同細胞學基礎理論研究與技術開發(fā)之間的關系（2）關注細胞工程研究的發(fā)展和應用前景。

學習者特征分析（結合實際情況，從學生的學習習慣、心理特征、知識結構等方面進行描述）：

本節(jié)教材內容對學生來說，第一課時已經學習了植物細胞工程的基本技術知識，這節(jié)課學習起來有一定的基礎。教師可以采用學案導學、讓學生理解記憶為主結合討論的方法。但是，本節(jié)內容都是前沿科技，學生難以親身體會，教師可以用多媒體相關圖片等資料，增強學生的感性認識。

教學方法設計（結合教學重點與難點和學生情況描述所選擇的具體方法）：

本節(jié)教學重點是知道植物繁殖的新途徑及細胞產物的工業(yè)化發(fā)展，這部分內容通過學生自學基本能夠掌握；教學難點是作物新品種的培育，這部分內容與必修二的知識聯(lián)系較緊密，需要教師引領學生回憶單倍體的概念、特點等相關知識，還可以通過多媒體展示單倍體育種與雜交育種的圖解，比較各自的優(yōu)缺點，使抽象的知識清晰、明了。

教學過程（按照教學步驟和相應的活動序列進行描述，要注意說明各教學活動中所需的具體資源及環(huán)境）：

【舊知復習、導入新課】

1、回憶植物組織培養(yǎng)技術的基本原理和過程

2、思考利用這項技術能做哪些工作。[學生]思考回答問題。

[設計意圖]對前面的已學知識進行復習鞏固，為后面的知識做鋪墊?！窘虒W內容】

一、植物繁殖的新途徑

[教師]課件展示以下問題，指導學生根據(jù)問題閱讀課本，找到問題的答案。

1、微型繁殖技術的概念是什么？

2、微型繁殖的原理是什么？

3、微型繁殖的優(yōu)點是什么？

4、作物脫毒的原因、材料、方法、結果、優(yōu)點分別是什么？

5、人工種子的概念、結構？

6、培育人工種子的技術、原理？

7、人工種子有哪些優(yōu)點？

[學生]閱讀教材，解決問題并回答問題：

1、概念：應用植物組織培養(yǎng)技術，快速繁殖優(yōu)良品種植物（也叫快速繁殖技術）。

2、原理：植物細胞的全能性

3、優(yōu)點：①繁殖速度快；②保持優(yōu)良品種的遺傳特性（因為是無性繁殖）

4、原因：長期進行無性繁殖的作物，易積累感染病毒，導致產量降低，品質變差。

材料：分生區(qū)（如莖尖）的細胞

方法：植物組織培養(yǎng)

結果：獲得脫毒苗

優(yōu)點：提高作物的產量和品質

5、概念：以植物組培技術得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經過人工薄膜包裝得到的種子。

結構：人工種皮+胚狀體（或不定芽、頂芽、腋芽）

6、技術：植物組織培養(yǎng)

原理：植物細胞的全能性

7、優(yōu)點：①后代無性狀分離，保留優(yōu)良特性；

②不受氣候,季節(jié)和地域限制；

③貯藏、運輸方便。[設計意圖]教師指導學生自己對以上知識點進行概括和梳理，便于知識的理解和掌握，使知識條理化，便于復習和記憶。

二、作物新品種的培育 [師生活動] [教師]引導學生復習舊知識

傳統(tǒng)方法——雜交育種依據(jù)的原理是什么？優(yōu)點和缺點分別是什么？ [學生]思考回答問題。原理：基因重組。

優(yōu)點：優(yōu)良的基因通過基因重組，把兩親本的優(yōu)良性狀組合在同一后代中。缺點：要不斷進行（多年）純化和選擇，才能得到符合理想要求的新品種。[教師]進一步追問：用什么方法可以彌補雜交育種的缺點呢？ [學生]思考回答問題。單倍體育種

[教師]引導學生復習舊知識

1、單倍體定義？

2、單倍體是如何形成的？

3、單倍體植株的特點？ [學生]思考回答問題。

1、體細胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個體。

2、由配子不經過受精作用而直接發(fā)育成的個體。例：蜜蜂中的雄蜂。

3、植株弱小，而且高度不育。[設計意圖] 聯(lián)系舊知識，使學生認識到新技術的必要性，引發(fā)學習興趣。

[教師]課件展示以下問題，指導學生根據(jù)問題閱讀課本，找到問題的答案。

1、單倍體育種的方法、技術、原理和優(yōu)點分別是什么？

2、突變體是如何產生的？其依據(jù)的遺傳學原理是？ [學生]閱讀教材，解決問題并回答問題：

1、方法：花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體植株，再用秋水仙素處理使染色體數(shù)目加倍。技術：植物組織培養(yǎng)

原理：染色體變異

優(yōu)點：明顯縮短了育種年限

2、產生：植物組織培養(yǎng)過程中，由于培養(yǎng)細胞一直處于不斷地分生狀態(tài)，易受到培養(yǎng)條件和外界壓力的影響而產生突變。

遺傳學原理：基因突變

[設計意圖]教師指導學生自己對以上知識點進行概括和梳理，便于知識的理解和掌握，使知識條理化，便于復習和記憶。

三、細胞產物的工業(yè)化發(fā)展 [師生活動] [教師]引導學生完成以下問題：

1、細胞產物種類有哪些？

2、細胞產物運用的技術是什么？ [學生]閱讀教材，解決問題并回答問題：

1、種類：蛋白質、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等。

2、技術：植物的組織培養(yǎng)—愈傷組織培養(yǎng)

[設計意圖]培養(yǎng)學生閱讀、觀察和分析問題的能力。

【課堂小結】

[師生互動]引導學生一起總結本節(jié)知識，構建知識網絡。[設計意圖]形成知識結構，使知識系統(tǒng)化、結構化。

【鞏固練習】課件展示當堂練習，規(guī)定時間讓學生完成。

[設計意圖]對所學知識及時鞏固。

板書設計

植物細胞工程的實際應用

一、植物繁殖的新途徑

1、微型繁殖

2、作物脫毒

3、神奇的人工種子

二、作物新品種的培育

1、單倍體育種

2、突變體的利用

三、細胞產物的工業(yè)化發(fā)展

技術應用（說明在教學中使用了哪些相關的軟硬件）： 多媒體與黑板有機結合

資源應用（說明在教學中資源應用的思路、制作或搜集方法）：

1、通過百度文庫整理制作預習學案，學生課前預習。

2、通過百度搜索、百度文庫下載相關資料，并結合教參制作課件，以展示問題、圖片、知識網絡和當堂檢測題。資料引用（說明所引用資料來源出處）：

百度搜索、百度文庫、人教版高中生物《現(xiàn)代生物科技專題》教參

評價方法或工具（說明在教學過程中將用到哪些評價工具，如何評價以及目的是什么）：

1、個人評價: 對積極發(fā)言的同學給與鼓勵性評價，如果學生能正確回答問題，教師應及時給與表揚，若回答欠準確或思路不對，教師也不能批評或指責學生，而應該作出提示，引導學生得出正確答案，以免打消學生的積極性。這樣通過課堂觀察，教師便能及時了解學生的情況，從而作出積極反饋，正確的給予鼓勵和強化，錯誤的給予指導與矯正，使他們不斷品嘗成功的喜悅，多鼓勵，尤其是對中下學生，以促成其良性循環(huán)。

2、小組評價：以學習小組為單位進行，評價標準如下：

優(yōu)：組內成員人人積極思考，踴躍參與討論，互相學習與糾錯，共同順利完成本節(jié)課的學習任務。

良：組內成員大部分積極參與，較好地完成了本節(jié)課的學習任務。

差：組內成員沒有合作意識，沒有討論、交流與互評等活動。

通過小組評價，可以增強學生的合作意識，從而增進合作交流技巧，使學生群體的智慧和思維可以共享，相互解釋所學知識、能夠相互幫助理解和完成作業(yè)，取得最佳的學習效果。教學反思（對整堂課進行總結評價、分析）：

“問題啟發(fā)式”教學的效果還是很好的，它符合新課程改革的要求，充分體現(xiàn)了學生的主體作用，調動了學生的思維和積極性，學生在積極思考的同時，能夠相互討論，積極發(fā)言，同學們在相互借鑒的同時也很好的提升了自己的知識水平，同時這種“問題啟發(fā)式”教學對培養(yǎng)學生的能力是很有幫助的。

由于時間有限，只有少數(shù)的學生發(fā)表自己的觀點，需要在后面的學習中利用其它形式檢驗學生的理解情況。

第五篇：“植物細胞工程的實際應用”教學設計

“植物細胞工程的實際應用”教學設計 教學分析和設計思路

1.1 教材分析

“植物細胞工程的實際應用”是人民教育出版社2011年版《選修3?現(xiàn)代生物科技專題》中的一節(jié)內容?！爸参锛毎こ痰幕炯夹g”是學習本節(jié)內容的基礎，主要包括植物繁殖的新途徑（微型繁殖、作物脫毒和人工種子）、作物新品種的培育（單倍體育種和突變體的利用）以及細胞產物的工廠化生產等三方面的內容。在STSE（科學?技術?社會?環(huán)境）教育方面，教材以“資料分析”的形式介紹了我國紅豆杉慘遭浩劫的例子，引導學生討論植物細胞工程技術在資源節(jié)約、環(huán)境保護方面的重要意義。因此，本節(jié)課的教學設計應重視滲透STSE教育。

1.2 學情分析

“植物細胞工程的實際應用”作為《選修3?現(xiàn)代生物科技專題》中的一節(jié)，學生已具有相應必修內容的學習基礎：在《必修1?分子與細胞》中，學生學習了“細胞的分裂和分化”“細胞的全能性”等內容，這些內容能幫助學生進一步加深對植物細胞工程應用的原理的理解；在《必修2?遺傳與進化》中，學生學習了“基因突變和誘變育種”“單倍體育種”等內容，這些內容能夠幫助學生理解植物細胞工程在育種方面的應用；在《必修3?穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》中，學生學習了“生態(tài)系統(tǒng)”“生物多樣性的保護”等內容，這些內容能夠幫助學生認識到保護紅豆杉的意義和重要性，為學生的學習遷移打下基礎。但是，本節(jié)課內容涉及較多的基礎知識，具有一定的綜合性和復雜性。因此，教師可以通過思維導圖的方式，引導整理知識脈絡、建構知識體系。

1.3 設計思路

基于對教材和學情的分析，本節(jié)課的教學思路設計為兩條主線。第一條主線為情境主線，以此滲透STSE教育。通過這條主線，本節(jié)課將創(chuàng)設“拯救紅豆杉”這一問題情景，并圍繞這一問題情境，展開教學活動。第二條主線為思維主線，通過活動訓練學生的思維，幫助學生梳理新舊知識的關系，構建符合自身認知心理的知識框架，并能運用發(fā)散思維應用新知識。這條主線主要包括思維導圖和頭腦風暴2個課堂活動。教學目標

2.1 知識目標

通過繪制思維導圖，列舉植物細胞工程的應用。

2.2 能力目標

通過開展頭腦風暴活動，進行發(fā)散性思維訓練。

2.3 情感、態(tài)度與價值觀目標

以紫杉醇的開發(fā)為例，關注植物細胞工程研究的發(fā)展和應用前景。

教學過程

3.1 創(chuàng)設情境，激發(fā)興趣

教師通過展示紅豆杉的圖片，向學生介紹紅豆杉。請學生閱讀教材的“資料分析”欄目資料，了解紅豆杉的現(xiàn)狀。在此基礎上，教師進一步補充相關資料：①因為紅豆杉的樹皮有抗癌物質――紫杉醇，所以有許多人進入林中來剝樹皮，使得紅豆杉的數(shù)量急劇下降；② 1994年，紅豆杉被中國定為一級珍稀瀕危保護植物；③紫杉醇是治療轉移性卵巢癌和乳腺癌的最好藥物之一，同時對肺癌、食道癌也有顯著療效，是這些病人的希望；④許多人之所以會做出剝紅豆杉樹皮的違法行為，貧困是主要原因之一。

師生共同通過“資料分析”欄目資料及相關補充資料，梳理以“紅豆杉和紫杉醇”所面臨的困境，并討論：如何處理好紅豆杉的生態(tài)效益、經濟價值和社會需求三者之間的關系？能不能通過植物細胞工程技術來解決問題？這樣引導學生進一步了解植物組織培養(yǎng)技術的實際應用。

3.2 思維導圖，探索新知

理論是指導實踐應用的基礎。因此，師生共同回顧植物組織培養(yǎng)技術的流程（圖1）。

學生以6～7人為一組，在閱讀本節(jié)教材內容的基礎上，通過小組討論結合所學知識找到新舊知識的連接點，繪制思維導圖。在活動之前，教師可以根據(jù)需要向學生提供繪制思維導圖的指導：離體的植物組織、器官或細胞通過脫分化形成愈傷組織，愈傷組織經過再分化形成胚狀體，胚狀體再發(fā)育為植株。按照各個階段，植物組織培養(yǎng)技術的基本產品包括愈傷組織、胚狀體和植株。因此，植物組織培養(yǎng)技術的應用本質上就是對這個技術及其基本產物的利用。學生在此基礎上，閱讀課本內容，分小組討論植物組織培養(yǎng)技術與課本中出現(xiàn)的這些應用的關系，并以此為主題繪制思維導圖。

活動結束后，各個小組通過實物投影儀展示學生的思維導圖。最后，師生一起對思維導圖進行總結。預設的思維導圖如圖2所示。

在師生對思維導圖進行總結的基礎上，教師還應結合書本的實例，對一些細節(jié)進行講解，避免陷入“有框架、無細節(jié)”的誤區(qū)。

（1）從教材中提煉出微型繁殖技術的特點：①繁殖速度快；②“高保真”（因為是無性繁殖）；③不受自然生長季節(jié)的限制（因為在具有一定人工設施的室內生產）。

（2）介紹長期進行無性繁殖的作物易積累感染的病毒，導致產量降低，品質變差，而植物的分生區(qū)一般不會感染病毒，用分生區(qū)的細胞進行組織培養(yǎng)，能得到脫毒苗。

（3）天然種子是有性生殖的產物，存在基因重組，可能會造成某些遺傳性狀的改變，而人工種子則可以完全保持優(yōu)良品種的遺傳特性。天然種子在生產上受季節(jié)限制，而人工種子生產上也不受季節(jié)的限制。試管苗的大量貯藏和運輸也是相當困難的，而人工種子外層是起保護作用的薄膜，類似天然種子的種皮，可以很方便地貯藏和運輸。

3.3 頭腦風暴，知識應用

學生以6～7人一組，分組圍繞“拯救紅豆杉”這一主題展開頭腦風暴活動。在小組活動中，每人圍繞主題說出一項拯救紅豆杉的措施，直至結束。由一個小組匯報活動結果，其他小組進行補充，完善方案。

學生可能提出的措施預設：

（1）推廣人工種植?？梢岳弥参锝M織培養(yǎng)技術生產紅豆杉試管苗、人工種子，推廣紅豆杉的種植。

（2）細胞產物的工廠化生產。研究利用植物細胞培養(yǎng)技術來大量培育紅豆杉細胞，利用這種方法來大量生產紫杉醇。

（3）尋找紅豆衫的替代物。如紅豆杉的非樹皮部位提取紫杉醇或尋找產紫杉醇的非紅豆杉植物。

（4）化學合成。研究紫杉醇的化學結構，通過化學方法合成紫杉醇。

（5）生物合成。研究紅豆杉生物合成途徑，用酶工程的手段合成紫杉醇。

（6）基因工程。利用基因工程手段改造紅豆杉提高紫杉醇產量。

（7）誘變育種。對紅豆杉進行誘變育種，以期提高紫杉醇產量。

（8）建立自然保護區(qū)。通過建立自然保護區(qū)對天然的紅豆杉種群進行就地保護。

（9）幫助當?shù)剞r民脫貧。幫助當?shù)剞r民通過其他途徑脫貧。

（10）法律途徑。一方面要加強法制宣傳教育，另一方面要加強執(zhí)法力度。

課堂小結，情感升華

通過思維風暴活動，教師要引導學生以小組內活動的形式分享活動心得，進一步探討科學、技術、社會與環(huán)境之間的關系，幫助學生認識到科學技術在社會生產、環(huán)境保護和社會發(fā)展中的作用，并以此作為本節(jié)課的小結。

教師小結預設：我們不僅是社會的一份子，而且還是大自然的一份子。在追求健康、發(fā)展經濟的同時，應努力找到社會發(fā)展與自然和諧的平衡點。科學技術往往能給人們解決問題帶來希望。但是，提醒大家的是，科學技術是把“雙刃劍”，在科學技術的應用過程中，也可能會帶來更多的社會問題、環(huán)境問題。例如，癌癥患者的數(shù)量逐年攀升與工業(yè)生產帶來的環(huán)境惡化密切相關。因此，在利用科學技術生產紫杉醇、拯救紅豆杉的過程中，要防止由此可能產生的工業(yè)污染。否則，可能得不償失。

教學反思

5.1 重視STSE教育情境的選擇

本節(jié)課的內容本身屬于技術的應用部分，與社會生活也緊密相關。教師通過在課堂中選擇“紅豆杉”這一環(huán)境保護的熱點話題，創(chuàng)設情境，使科學、技術、社會、環(huán)境四者聯(lián)系起來。教師對學生的價值觀培養(yǎng)，應強調個人價值與社會價值的統(tǒng)一、科學價值與人文價值的統(tǒng)一。教師通過情境教學，引導學生通過學習、討論解決情境中的問題，不僅能夠調動學生的學習興趣，還能夠讓學生更好地理解先進技術的應用價值。

5.2 注重學生思維能力的培養(yǎng)

在本節(jié)課中，通過兩個課堂活動訓練學生的思維能力。發(fā)散性思維訓練是學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要途徑。遺憾的是，學生在完成思維導圖環(huán)節(jié)后，大多數(shù)小組的思維就被“植物細胞工程的應用”這一知識框架限制住了。只有個別小組能夠跳出本節(jié)課，想到化學合成、微生物發(fā)酵、生物合成等其他方法。顯然，發(fā)散性思維的培養(yǎng)不是一蹴而就的，教師應通過多種途徑增加學生訓練的機會。

5.3 關注教學預設與課堂生成

本節(jié)課的教學設計作了課堂教學的預設。教學是有目標有計劃的活動，預設是教學的基本要求。但是，課堂是充滿生機和樂趣的，是在教師與學生、學生與學生互動過程中的生成過程。在教學過程中，學生能積極進行知識探索，同時圍繞創(chuàng)設的情景進行討論，提出各種見解，真正成為課堂的主人。在這個過程中，教師應及時根據(jù)課堂生成情況調整教學，使教學回歸學生的生活世界，使教學更加充滿活力。教師只有關注了教學預設與課堂生成，才能脫離按部就班的桎梏，和學生一道創(chuàng)造人本、個性、開放的高效課堂！