“植物细胞工程的基本技术”一节的教学设计

周孝诚

1.教材分析

“植物细胞工程的基本技术”是人教版高中生物学教材《现代生物科技专题》（选修3）专题2“细胞工程”的内容，包括植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术等内容，其中植物组织培养的原理和过程、植物体细胞杂交技术的原理和过程是教学的重点，难点是植物体细胞杂交技术。

2.教学目标

①知识目标：简述植物组织培养技术；简述植物体细胞杂交技术。②能力目标：尝试用流程图归纳技术过程；运用细胞的基础知识，分析解决问题。③情感态度与价值观目标：认同细胞学基础理论研究与技术开发之间的关系；勇于进行大胆、科学的推测猜想。

3.教学过程及设计

3.1创设情境，导入新课。

多媒体展示：番茄和马铃薯的图片，引发学生的关注兴趣，创设问题情境提问：“想办法利用有限的土地资源，生产更多的蔬菜，你们有什么好的建议吗？”教师充分肯定学生的建议，并采纳学生的建议，引入主题；让这两种植物在自然条件下杂交显然不行，因为这两种植物是两个物种，存在生殖隔离，只能将两个植物细胞融合，再用植物组织培养技术培养出的新植物，这样才能得到超级杂种植物，即上面结番茄、下面结马铃薯，引导学生进入本节课的主题中。

3.2植物组织培养技术。

这部分内容必修二中学过所以让学生带着以下问题阅读教材自学：①植物细胞工程的理论基础是什么？②全能性大小的比较；③在生物个体上为什么每个细胞或某一组织怎么都不表达全能性的原因；④画出植物组织培养技术流程图；⑤植物组织培养技术必须满足的基本条件有哪些？

阅读后提问和规范答案，①植物组织培养技术的基本原理是植物细胞的全能性，因为每个活的体细胞中都包含本物种的全部遗传信息。②植物细胞>动物细胞；受精卵>生殖细胞（卵细胞>精子）>其他细胞。③各个细胞在特定的时间、空间条件下基因的选择性表达。

脱分化：又叫去分化，是由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程。

再分化：愈伤组织继续培养，重新分化成根或芽等器官的过程。

愈伤组织：细胞排列疏松、无规则，是高度液泡化的、呈无定型状态的薄壁细胞。

⑤必须满足的基本条件植物组织或细胞处于离体状态下；外部环境条件适宜，如温度、pH、光照、无菌操作；必要的营养条件，如水、有机营养、矿质营养、维生素等营养物质和植物激素。

3.3植物体细胞杂交技术。

学生带着问题阅读教材，引导探究，得出实验过程，在此过程中教师边讲解边板书植物体细胞杂交技术的流程图：①番茄—马铃薯植株具备两种生物的性状，生物的性状由什么决定？学生讨论得出：番茄—马铃薯植株应该具备两种生物的基因；生物的性状由基因决定。②基因主要位于细胞核内，细胞核外面有什么结构？哪部分结构会成为细胞核结合的障碍？学生回答：细胞壁和细胞膜。③用什么方法去除细胞壁？与机械去壁相比这种方法有什么优势？利用酶的特性学生回答：细胞壁由纤维素和果胶组成，用纤维素酶和果胶酶处理；优势在于不伤害细胞内部结构。④原生质体可以融合的结构基础是什么？学生回顾旧知：细胞膜的结构特点是流动性。⑤自然状态下，细胞之间不能融合，促进原生质体融合的方法有哪些？物理法（离心、振动、电激）及化学法（聚乙二醇PEG）。⑥得到的是细胞，如何利用细胞获得植株？利用植物组织培养技术。

在学生掌握了植物体细胞杂交技术的基础知识后，提问：

①如果二倍体的番茄与四倍体马铃薯能够杂交，杂交后的子代是几倍体？如果是用植物体细胞杂交，得到的是几倍体？学生思考后回答：理论上杂交后的子代是三倍体，但自然状态下二者不可能杂交成功；如果是用植物体细胞杂交，得到的是异源六倍体。

②从理论上讲，杂种植株的育性怎样？从理论上讲，植物体细胞杂交，获得杂种植株，是可育的。是否可育关键是能否进行减数分裂产生配子，而能否进行减数分裂关键看有无同源染色体，体细胞中有同源染色体，能减数分裂产生配子，所以是可育的。

③融合细胞的类型有哪些？既有AB型杂种细胞，又能形成AA型和BB型两种融合细胞，还有A型B型等，但只有AB型细胞是植物体细胞杂交所形成的杂种细胞，因此在杂种细胞形成后还应有一个筛选过程。

④植物体细胞杂交技术的有什么意义？克服远缘杂交不亲和的障碍，打破物种之间的生殖隔离、扩大遗传重组范围。

⑤既然超级植物具有了两种生物的遗传物质，为什么没能得到我们想要的“番茄—马铃薯”？基因与基因、基因与基因的产物，基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控生物体的性状。

4.课后反思

本节在对学情进行分析的基础上，用“番茄—马铃薯”作为主线将各个环节组织成完整的学习情境，同时引导学生联系已有的知识获取新知。教学中通过多媒体展示学生熟悉的植物图片，学生大胆猜测方式创设的教学情境，诱发学生的学习兴趣，通过学生自主阅读思考、自主探究解决问题的方案，思考与分析、交流与讨论、归纳与表达，初步掌握自主学习的方法。