浙科版高中生物选修3《植物的克隆》教案

《植物的克隆》第一课时教学设计

一、学习任务分析

“植物的克隆”选自高中生物选修三第二章“克隆技术”。主要内容包括克隆的定义及条件，植物细胞全能性及其表达、植物组织培养程序及应用、原生质体的制备、植物细胞工程以及多途径的植物克隆实践。“植物细胞全能性及其表达、植物组织培养”中部分内容与必修一中“细胞的全能性”部分内容重叠。该节内容可分为两课时进行学习，第一课时可学习克隆的定义及条件，植物组织培养程序及应用，同时在学习过程中对植物细胞的全能性及其表达进行回顾和补充。第二课时可对植物的体细胞杂交技术，多途径的植物克隆实践进行介绍并通过练习巩固第一课时的学习内容。

二、学习者分析

本节课的教学对象是高三（7）班的学生，该班的学生基础知识扎实，知识应用能力较强，大多数学生上课注意力集中。学生在此之前已经学习过细胞的全能性，同时也对植物组织培养技术有一定的认识。对于克隆的认识比较表面。因此，教师会在上课初始对克隆进行简单介绍，随后将对实现植物克隆的理论基础和技术基础进行重点介绍。在这个过程中，教师需要注意对学生已学习过的内容进行简单回顾和合理补充。

三、教学目标

（一）知识与技能目标

1.说明克隆的定义及本质。

2.简述植物细胞全能性的含义。

3.概述植物组织培养的程序。

4.简述植物体细胞杂交技术。

（二）过程与方法目标

尝试将细胞培养方式与植物体自然状态下的合子发育过程相联系。

（三）情感态度与价值观目标

认同基础理论研究对应用实践的重要影响。

四、教学重点与难点

教学重点：植物组织培养的程序。

教学难点：植物组织培养的程序。

五、教学方法

以教师介绍为主。

六、教学过程

（一）克隆的定义及条件（5min）

教师行为：教师带领学生回顾图1。教师提问，新生成的子代胡萝卜植株与亲代的胡萝卜植株的遗传物质是否相同？胡萝卜根细胞发育形成完整的植株的过程经历了什么细胞分裂方式？以此来推出，胡萝卜植株并没有经过两性细胞的结合，仅仅通过单个细胞发育而来，这样的过程即为无性繁殖，即为克隆。

学生行为：回答教师的问题。

教师行为：教师展示克隆的定义及本质。克隆的定义是：只要不通过两个分子、两个细胞或两个个体的结合，只由一个模板分子、模板细胞或母体直接形成新一代分子、细胞或个体，就是无性繁殖，即克隆。其本质为亲子代的遗传物质保持不变，形状也同样保持不变。接着教师指出，克隆可分为三种水平上的克隆。通过分别对三种水平上的克隆的简单举例，加深学生对克隆的本质的理解。

（二）细胞的全能性（8min）

教师行为：再次展示图1，为什么植物的一个细胞就可以培育出完整的植株呢？

图1. 胡萝卜根细胞分化成植株示意图

学生行为：猜想学生回答：因为植物细胞具有全能性。

教师行为：请学生回答细胞全能性的含义以及细胞全能性表现的原因。接着教师指出，全能性存在大小，以此对生物体内细胞的全能性大小进行回顾。这里特别要强调，细胞全能性的大小与细胞的分化程度呈负相关。1）受精卵>生殖细胞>体细胞。2）植物细胞全能性一般比动物细胞强。3）不同植物或同一植物的不同基因型的个体，细胞的全能性表达程度不同（这里可结合书本P23第二段）。

学生行为：猜想学生回答：细胞的全能性是指已分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能，原因是生物体的每一个细胞都含有本物种的全套遗传物质，，所以从理论上来说，每个活细胞都应具有全能性。

教师行为：教师结合书本P20最后一部分“克隆的条件”指出生物体的克隆除了“细胞全能性”这个理论上的支持，还需要三个实际基本条件。

（三）植物组织培养（20min）

教师行为：教师设问，要使细胞全能性得到表达，需要什么条件以及技术的支持，以此导入植物组织培养技术的学习。请学生阅读书本P21至P22，注意提炼出植物组织培养的一般程序。结合PPT的展示，讲述植物组织培养的一般程序。

（1）配置培养基。这里学生需要注意培养基的成分包括无机和有机营养物质，由于配置的培养基为半固体，因此还需要加入一定量的琼脂作为凝固剂。另外，还需要加入一定比例的植物激素或植物生长调节剂以诱导发育。

（2）从消毒的根、茎、叶上切取一些小组织块。这里学生需要注意的是“消毒”两字，注意与第一步对培养基的“灭菌”的区别。教师还可以借此强调，要想实现植物细胞全能性的表达，需要将细胞离体培养，这是细胞全能性得以表达的前提。另外，也可以指出，无菌环境也是植物全能性得以表达的重要条件。

（3）将组织块放在固体培养基上进行培养，获得愈伤组织(创伤组织)。引导学生阅读书本P22第二段，可以得出愈伤组织是由创伤表面的细胞脱分化而来，分裂能力较高，相对没有分化，全能性高的活的薄壁细胞团。这样由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程，我们称之为脱分化。

（4）诱导愈伤组织，使其重新分化成幼苗或者胚状结构，直到再生出新植株。这里学生需要注意的是，对愈伤组织的处理一般有两种方式，一种是直接诱导愈伤组织，使愈伤组织直接形成根和芽等器官继而分化成植物幼苗，这种培养方式为器官培养。另外也可以将愈伤组织培养物放在摇床上，通过液体悬浮培养分散成单细胞后，由这些单细胞发育成胚状体从而形成成熟植株，这种培养方式为细胞培养。这里学生需要注意是:1、器官培养的过程都是在

固体培养基上进行。而细胞培养中，愈伤组织首先需要在液体培养基中分散成单个细胞，继而才需要在固体培养基上发育成胚状体继而发育成完整植株。2、愈伤组织分散成单个细胞需要在摇床上液体悬浮培养。这里可以给学生展示摇床这种装置，也可以提醒学生，正式由于愈伤组织中细胞间的黏性较少，愈伤组织才得以借助摇床从而分散成单个细胞。3、胚性细胞的特征（细胞质丰富，液泡小而细胞核大），将其与根尖、茎尖分生区细胞相对比，帮助学生记忆。另外也可以强调，胚性细胞同根尖、茎尖分生区细胞类似，分化程度低，全能性大。4、细胞培养的方式类似于植物正常发育时由合子发育成胚，再由胚发育成幼苗继而长成成熟植株的过程。这里可以给学生展示荠菜胚的发育过程，同样与细胞培养中单细胞发育成胚状体的过程做类比。最后指出，愈伤组织继续培养，重新分化成幼苗或者胚状体的过程称为再分化。

图2.植物组织培养的一般程序

接着，继续引导学生注意，植物组织培养中的培养基的配比。请学生关注培养基中激素的配比。结合书本P24第一段，决定植物细胞脱分化，再分化中器官的发生的关键因素就在于培养基中植物激素的种类和配比。特别是生长素和细胞分裂素的协同调控作用在组培中非常重要，被称为“激素杠杆”。1、两者用量相当，促进脱分化，即愈伤组织的形成。2、生长素多，促进根的分化而抑制芽的形成。3、生长素少，促进芽的分化而抑制根的形成。在这里，同样可以强调，要使植物细胞全能性得到表达的另外两个条件为给予合适的营养以及合理的植物激素配比。另外，还可说明全能性的表达还需要合适的环境条件，比如温度和光照。

教师行为：展示组织培养中取材，接种，形成的愈伤组织，形成的试管苗，移栽等实验图，加深学生对植物组织培养过程的感受。在这个过程，特别强调组培的操作过程一定要保证无菌环境，也可展示植物组织培养室的图片，提高学生对组培的直观认识，也让学生感受到植物组织培养是扩大培养的过程。

教师行为：最后通过让学生填写表1以及让学生通过对植物组织培养过程的认识，给植物组织培养下定义，来加深学生对组培技术的认识。