“植物細胞工程的基本技術”一節的教學設計

周孝誠

1.教材分析

“植物細胞工程的基本技術”是人教版高中生物學教材《現代生物科技專題》（選修3）專題2“細胞工程”的內容，包括植物組織培養技術、植物體細胞雜交技術等內容，其中植物組織培養的原理和過程、植物體細胞雜交技術的原理和過程是教學的重點，難點是植物體細胞雜交技術。

2.教學目標

①知識目標：簡述植物組織培養技術；簡述植物體細胞雜交技術。②能力目標：嘗試用流程圖歸納技術過程；運用細胞的基礎知識，分析解決問題。③情感態度與價值觀目標：認同細胞學基礎理論研究與技術開發之間的關系；勇于進行大膽、科學的推測猜想。

3.教學過程及設計

3.1創設情境，導入新課。

多媒體展示：番茄和馬鈴薯的圖片，引發學生的關注興趣，創設問題情境提問：“想辦法利用有限的土地資源，生產更多的蔬菜，你們有什么好的建議嗎？”教師充分肯定學生的建議，并采納學生的建議，引入主題；讓這兩種植物在自然條件下雜交顯然不行，因為這兩種植物是兩個物種，存在生殖隔離，只能將兩個植物細胞融合，再用植物組織培養技術培養出的新植物，這樣才能得到超級雜種植物，即上面結番茄、下面結馬鈴薯，引導學生進入本節課的主題中。

3.2植物組織培養技術。

這部分內容必修二中學過所以讓學生帶著以下問題閱讀教材自學：①植物細胞工程的理論基礎是什么？②全能性大小的比較；③在生物個體上為什么每個細胞或某一組織怎么都不表達全能性的原因；④畫出植物組織培養技術流程圖；⑤植物組織培養技術必須滿足的基本條件有哪些？

閱讀后提問和規范答案，①植物組織培養技術的基本原理是植物細胞的全能性，因為每個活的體細胞中都包含本物種的全部遺傳信息。②植物細胞>動物細胞；受精卵>生殖細胞（卵細胞>精子）>其他細胞。③各個細胞在特定的時間、空間條件下基因的選擇性表達。

脫分化：又叫去分化，是由高度分化的植物器官、組織或細胞產生愈傷組織的過程。

再分化：愈傷組織繼續培養，重新分化成根或芽等器官的過程。

愈傷組織：細胞排列疏松、無規則，是高度液泡化的、呈無定型狀態的薄壁細胞。

⑤必須滿足的基本條件植物組織或細胞處于離體狀態下；外部環境條件適宜，如溫度、pH、光照、無菌操作；必要的營養條件，如水、有機營養、礦質營養、維生素等營養物質和植物激素。

3.3植物體細胞雜交技術。

學生帶著問題閱讀教材，引導探究，得出實驗過程，在此過程中教師邊講解邊板書植物體細胞雜交技術的流程圖：①番茄—馬鈴薯植株具備兩種生物的性狀，生物的性狀由什么決定？學生討論得出：番茄—馬鈴薯植株應該具備兩種生物的基因；生物的性狀由基因決定。②基因主要位于細胞核內，細胞核外面有什么結構？哪部分結構會成為細胞核結合的障礙？學生回答：細胞壁和細胞膜。③用什么方法去除細胞壁？與機械去壁相比這種方法有什么優勢？利用酶的特性學生回答：細胞壁由纖維素和果膠組成，用纖維素酶和果膠酶處理；優勢在于不傷害細胞內部結構。④原生質體可以融合的結構基礎是什么？學生回顧舊知：細胞膜的結構特點是流動性。⑤自然狀態下，細胞之間不能融合，促進原生質體融合的方法有哪些？物理法（離心、振動、電激）及化學法（聚乙二醇PEG）。⑥得到的是細胞，如何利用細胞獲得植株？利用植物組織培養技術。

在學生掌握了植物體細胞雜交技術的基礎知識后，提問：

①如果二倍體的番茄與四倍體馬鈴薯能夠雜交，雜交后的子代是幾倍體？如果是用植物體細胞雜交，得到的是幾倍體？學生思考后回答：理論上雜交后的子代是三倍體，但自然狀態下二者不可能雜交成功；如果是用植物體細胞雜交，得到的是異源六倍體。

②從理論上講，雜種植株的育性怎樣？從理論上講，植物體細胞雜交，獲得雜種植株，是可育的。是否可育關鍵是能否進行減數分裂產生配子，而能否進行減數分裂關鍵看有無同源染色體，體細胞中有同源染色體，能減數分裂產生配子，所以是可育的。

③融合細胞的類型有哪些？既有AB型雜種細胞，又能形成AA型和BB型兩種融合細胞，還有A型B型等，但只有AB型細胞是植物體細胞雜交所形成的雜種細胞，因此在雜種細胞形成后還應有一個篩選過程。

④植物體細胞雜交技術的有什么意義？克服遠緣雜交不親和的障礙，打破物種之間的生殖隔離、擴大遺傳重組范圍。

⑤既然超級植物具有了兩種生物的遺傳物質，為什么沒能得到我們想要的“番茄—馬鈴薯”？基因與基因、基因與基因的產物，基因與環境之間存在著復雜的相互作用，這種相互作用形成了一個錯綜復雜的網絡，精細地調控生物體的性狀。

4.課后反思

本節在對學情進行分析的基礎上，用“番茄—馬鈴薯”作為主線將各個環節組織成完整的學習情境，同時引導學生聯系已有的知識獲取新知。教學中通過多媒體展示學生熟悉的植物圖片，學生大膽猜測方式創設的教學情境，誘發學生的學習興趣，通過學生自主閱讀思考、自主探究解決問題的方案，思考與分析、交流與討論、歸納與表達，初步掌握自主學習的方法。