高中生物人教版 (2019)选择性必修3二 植物细胞工程的应用教学设计及反思

这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3二 植物细胞工程的应用教学设计及反思，共5页。教案主要包含了植物繁殖的新途径，作物新品种的培育，细胞产物的工厂化生产，到社会中去等内容，欢迎下载使用。


课题
植物细胞工程的应用
单元
第二章
学科
生物
年级
高二
学习目标
与
核心素养
通过对植物细胞工程应用实例的分析，了解这些应用涉及的技术流程和应用的优势。
1.文化基础：通过植物细胞工程应用实例的分析，了解这些应用涉及的技术流程和应用优势。
2.自主发展：尝试运用所学植物细胞工程的知识解决生产、生活中的问题。
3.社会参与：认同植物细胞工程的重要应用价值。
重点
通过植物细胞工程应用实例的分析，了解这些应用涉及的技术流程和应用优势。
难点
通过植物细胞工程应用实例的分析，了解这些应用涉及的技术流程和应用优势。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
从社会中来
展示铁皮石斛美图及产业化育苗图片，介绍分析铁皮石斛基本情况。
铁皮石斛是兰科草本植物。茎直立，圆柱形，长9-35厘米，粗2-4毫米，不分枝，具多节，节间长1-3-1.7厘米，常在中部以上互生3-5枚叶；叶二列，纸质，长圆状披针形，长3-4（-7）厘米，宽9-11（-15）毫米，先端钝并且多少钩转，基部下延为抱茎的鞘，边缘和中肋常带淡紫色；叶鞘常具紫斑，老时其上缘与茎松离而张开，并且与节留下1个环状铁青的间隙。
课前查阅资料，展示欣赏铁皮石斛图片，了解铁皮石斛药用价值和产业化育苗过程。
联系生活实例，激发学生的学习兴趣。
讲授新课
提出问题：植物细胞工程在生产实践中有哪些应用？
植物细胞工程应用于生产实践的主要优势是什么？
植物细胞工程在农业、医药工业等方面有着广泛的应用，并且取得了显著社会效益和经济效益。
一、植物繁殖的新途径
1．快速繁殖
(1)快速繁殖技术概念：快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
(2)实质：植物组织培养。
(3)原理：植物细胞的全能性。
(4)优点
①能保持亲本的一切优良性状，子代个体的遗传物质与亲本相同。
②选材少，培养周期短，繁殖率高。
③不受自然生长季节的限制，便于自动化管理，有利于进行工厂化生产。
2.作物脱毒
图片展示：对比未脱毒马铃薯和脱毒马铃薯叶片
(1)选材部位：植物的分生区附近。
(2)选材原因：在植物分生区附近(如茎尖和根尖)，由于代谢十分旺盛、细胞分裂速度快等因素，很少被病毒感染，甚至无病毒。因此，利用植物的分生组织进行组织培养，可以使新长成的植株不带病毒，从而获得脱毒苗。用脱毒苗进行繁殖，种植的作物就不会或极少感染病毒。
(3)实例：目前采用茎尖组织培养技术来脱去病毒，在马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝、香蕉等主要经济作物上已获得成功。
(4)进行作物脱毒的原因
长期进行无性繁殖的作物(如马铃薯和草莓)，它们感染的病毒很容易传给后代。病毒在作物体内逐年积累，从而导致作物产量降低，品质变差。
二、作物新品种的培育
1．单倍体育种
(1)原理：整个单倍体育种过程的原理是染色体变异，其中花药离体培养利用了植物细胞的全能性。
(2)优点
①后代是纯合子，能稳定遗传。
②明显缩短了育种的年限。
（3）过程
花药离体培养―→单倍体植株eq \(―――――→,\s\up9(染色体加倍))纯合子植株。
图片展示玉米单倍体育种流程示意图，并进一步分析过程中所用技术。
思考与讨论
1.花药离体培养获得的单倍体幼苗如何诱导染色体加倍？原理是什么？
提示：可用适宜浓度的秋水仙素处理幼苗诱导染色体加倍，也可低温诱导染色体加倍。其原理都是抑制纺锤体的形成。
2．突变体的利用
(1)产生原因：在植物的组织培养过程中，易受培养条件和诱变因素(如射线、化学物质等)的影响而产生突变。
(2)利用：筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。
思考与讨论
为什么用物理或化学因素处理愈伤组织更易诱发突变？产生的变异一定符合需要吗？
提示：因为愈伤组织细胞处在分裂过程中，细胞要进行DNA分子复制，因此更易发生突变。由于突变是不定向的，产生的变异不一定符合需要。
单倍体育种和突变体育种的比较
项目
原理
优 点
缺 点
实 例
单倍体育种
染色体变异
明显缩短育种年限
技术含量高
单育1号烟草、中花8号、11号水稻和京花1号小麦等
突变体育种
基因突变
产生新基因,大幅度改良某些性状
可用突变体少,需处理大量材料
抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等
三、细胞产物的工厂化生产
1．次生代谢物
(1)概念：植物代谢会产生一些一般认为不是植物基本的生命活动所必需的产物。
(2)作用：在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。
2．生产技术手段：植物组织培养技术。
3．优点：生产速度快。
4．实例：利用紫草细胞的组织培养生产的紫草宁具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。利用红豆杉细胞的组织培养生产的紫杉醇具有高抗癌活性。
5.过程
四、到社会中去
如果有商店正在出售“手指植物”这种植物，你可以做个市场调查，了解它们的销售情况和经济效益，分析它们为什么受欢迎，并写出调查报告。
提示：手指植物的制作方法用到了植物组织培养技术。在制作过程中，一定要注意做好灭菌和消毒工作，为了防止污染可在培养基中加入一定量的抑菌剂。另外，还可以根据个人喜好，在培养基中加入适量的色素或者荧光剂，使手指植物更有观赏价值。
提出问题，解决问题。
【学习活动一】
学生阅读课本P39—40，联系实际，思考以下问题，阐述相关概念。
快速繁殖的概念及其方法是什么？
作物脱毒的方法是什么？
对比未脱毒马铃薯和脱毒马铃薯叶片图片，分析作物脱毒的作用。
【学习活动二】
学生阅读课本P40—41，联系实际，思考以下问题，阐述相关概念。
分析单倍体育种的技术原理和育种过程？
分析突变体的利用过程及意义。
小组讨论，完成相关探究，解决实验相关问题。
小组讨论，完成相关探究，解决实验相关问题。
拓展了解
【学习活动三】
学生阅读课本P41—42，联系实际，思考以下问题，阐述相关概念。
制作“手指植物”并在班级里展示。撰写调查报告，并进行交流。
创设问题情景，开始新课。
通过阅读，培养学生获取信息的能力，加深学生对概念的认识，激发学生的科学研究的兴趣。
让学生通过图片对比，概括作物脱毒的作用，加深印象。
通过阅读，培养学生获取信息的能力，理解并阐述单倍体育种和突变体的利用过程。
提出问题，解决问题，此环节可以让学生思考真正发生，让更多的学生参与到课堂中，把握重难点。
提出问题，解决问题，此环节可以让学生思考真正发生，让更多的学生参与到课堂中，把握重难点。
通过阅读，获取信息，概括细胞产物的工厂化生产，理解和掌握相关概念及技术。
让学生将所学知识应用于生产生活实践。
课堂小结
板书
植物细胞工程的应用
1.植物繁殖的新途径
（1）快速繁殖
（2）作物脱毒
2.作物新品种的培养
（1）单倍体育种
（2）突变体的作用
3.细胞产物的工厂化生产