《植物体细胞杂交技术》 作业设计方案

《植物体细胞杂交技术》作业设计方案
一、作业目标
1、让学生深入理解植物体细胞杂交技术的原理和过程。

2、培养学生的实验设计和操作能力。

3、提高学生分析和解决问题的能力，以及对生物技术应用的思考。

二、作业内容
（一）知识巩固
1、简述植物体细胞杂交技术的概念和意义。

2、描述植物体细胞杂交技术的基本步骤，包括原生质体的制备、
诱导融合、杂种细胞的筛选和培养等。

（二）实验设计
假设你是一名科研人员，要利用植物体细胞杂交技术培育一种具有
抗病虫害和高产特性的新型作物。

请设计一个详细的实验方案，包括
实验材料的选择、实验步骤、预期结果和可能遇到的问题及解决方案。

（三）案例分析
给出一个植物体细胞杂交技术在实际应用中的案例，如番茄马铃薯
植株的培育。

分析该案例中成功的关键因素、遇到的困难以及对农业
生产的影响。

（四）拓展思考
1、探讨植物体细胞杂交技术与基因工程技术的结合应用，以及可能带来的创新成果。

2、思考植物体细胞杂交技术在环境保护和可持续发展方面的潜在作用。

三、作业形式
1、书面作业：完成知识巩固部分的简答题和实验设计方案。

2、小组讨论：针对案例分析和拓展思考部分，组织学生进行小组讨论，并形成讨论报告。

四、作业时间安排
1、知识巩固部分：在课堂学习结束后的当天完成，预计耗时 1 小时。

2、实验设计部分：在知识巩固作业完成后的两天内完成，预计耗时 2 小时。

3、案例分析和拓展思考部分：在实验设计作业完成后的三天内进行小组讨论，讨论时间为 15 小时，讨论报告的撰写时间为 15 小时。

五、作业评价
1、知识巩固部分：根据答案的准确性和完整性进行评分，占总成绩的 30%。

2、实验设计部分：从实验方案的合理性、可行性、创新性等方面
进行评价，占总成绩的 40%。

3、小组讨论部分：根据讨论报告的质量、小组成员的参与度和贡
献度进行评分，占总成绩的 30%。

六、具体题目示例
（一）知识巩固
1、植物体细胞杂交技术是指将不同种的植物体细胞，在一定条件
下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。

其意义
在于打破了不同物种之间的生殖隔离，实现了基因的交流和重组，为
创造新的物种和品种提供了可能。

2、植物体细胞杂交技术的基本步骤包括：
（1）原生质体的制备：选取植物的细胞，通过酶解法去除细胞壁，获得原生质体。

（2）诱导融合：使用物理法（如离心、振动、电激等）或化学法（如聚乙二醇等）诱导原生质体融合。

（3）杂种细胞的筛选：利用选择性培养基筛选出杂种细胞。

（4）杂种细胞的培养：将筛选出的杂种细胞进行培养，诱导其再
生细胞壁，形成愈伤组织，再分化形成植株。

（二）实验设计
实验题目：利用植物体细胞杂交技术培育抗病虫害高产水稻
实验材料：
1、具有抗病虫害特性的水稻品种 A 的细胞。

2、高产水稻品种 B 的细胞。

实验步骤：
1、原生质体的制备：
（1）分别选取水稻品种 A 和 B 生长旺盛的组织，如幼叶或根尖。

（2）将选取的组织切成小块，放入含有纤维素酶和果胶酶的溶液中，在适宜的温度和 pH 条件下处理一段时间，去除细胞壁，获得原生
质体 A 和原生质体 B。

2、诱导融合：
（1）将原生质体 A 和原生质体 B 混合，放入离心管中，低速离心，使原生质体沉淀在管底。

（2）在沉淀中加入适量的聚乙二醇溶液，轻轻搅拌，在一定温度
下处理一段时间，诱导原生质体融合。

3、杂种细胞的筛选：
（1）将融合后的细胞悬浮液稀释，均匀涂布在含有特定抗生素和
营养物质的培养基上。

（2）只有杂种细胞能够在这种培养基上生长，经过一段时间的培养，筛选出杂种细胞。

4、杂种细胞的培养：
（1）将筛选出的杂种细胞转移到含有植物激素的培养基中，诱导
其再生细胞壁，形成愈伤组织。

（2）将愈伤组织转移到分化培养基中，使其分化出芽和根，形成
完整的植株。

预期结果：
经过一段时间的培养，获得具有抗病虫害特性和高产特性的水稻植株。

可能遇到的问题及解决方案：
1、原生质体融合效率低：优化诱导融合的条件，如调整聚乙二醇
的浓度、处理时间和温度等。

2、杂种细胞筛选困难：改进筛选培养基的配方，增加筛选的准确性。

3、植株再生困难：优化培养条件，如调整植物激素的种类和浓度，提供适宜的光照和温度等。

（三）案例分析
以番茄马铃薯植株的培育为例：
成功的关键因素：
1、选择了合适的番茄和马铃薯品种，确保其细胞具有较好的融合性和再生能力。

2、优化了原生质体制备和诱导融合的技术，提高了融合效率。

3、建立了有效的杂种细胞筛选和培养体系，能够筛选出具有优良性状的杂种细胞，并使其成功分化成植株。

遇到的困难：
1、番茄和马铃薯的亲缘关系较远，细胞融合难度较大。

2、杂种细胞在培养过程中容易出现染色体丢失、变异等问题，影响植株的生长和发育。

对农业生产的影响：
1、为农业生产提供了一种新的育种途径，有可能创造出具有多种优良性状的新型作物。

2、但由于番茄马铃薯植株在实际生产中存在一些问题，如生长周期长、产量不稳定等，目前尚未大规模应用。

（四）拓展思考
1、植物体细胞杂交技术与基因工程技术的结合应用：
（1）可以将通过基因工程技术获得的具有特定性状的基因导入杂种细胞，进一步增强杂种细胞的优良性状。

（2）利用基因工程技术对参与体细胞杂交的亲本细胞进行改造，
提高融合效率和杂种细胞的成活率。

2、植物体细胞杂交技术在环境保护和可持续发展方面的潜在作用：
（1）可以通过杂交培育出能够在恶劣环境中生长的植物，用于修
复被污染的土壤和水域。

（2）利用杂种植物的高适应性和高产量，减少对化肥和农药的依赖，降低农业生产对环境的污染。

七、作业反馈
1、教师对学生的书面作业进行批改，指出存在的问题和不足之处，并给予相应的建议和指导。

2、在小组讨论中，教师参与各小组的讨论，引导学生进行深入思
考和分析，及时解答学生的疑问。

3、对学生的作业成绩进行统计和分析，总结学生在学习过程中存
在的共性问题，在后续的教学中进行有针对性的讲解和练习。

通过以上作业设计方案，希望能够帮助学生更好地掌握植物体细胞
杂交技术，提高学生的学习兴趣和实践能力，培养学生的创新思维和
科学素养。