优秀教案评选(王仕昭 教案) 课题1 菊花的组织培养.doc

高二生物选修一菊花的组织培养教学设计： “教师启发引导学生自主学习” 四川省攀枝花市第三高级中学校 王仕昭第三届全国中小学“教学中的互联网搜索”优秀教案评选活动普通高中课程标准实验教科书生物选修1人教版专题三 课题1 菊花的组织培养学校：四川省攀枝花市第三高级中学校姓名：王仕昭一、教案背景1.面向学生：高二学生2.学科：生物3.课时：5课时（讲2课时；操作及分析3课时） 4.课前准备：教师：引学案、多媒体、相关教学资料学生：复习专题2微生物的培养与应用 ，特别是培养基配制方法、无菌操作技术；复习必修一细胞的分化、必修三植物激素等相关知识。二、教案课题教学内容：人教版高中生物(选修1) 专题三 课题1 菊花的组织培养课题目标：（一）知识与技能1、说出植物组织培养的基本原理，熟悉植物组织培养的基本过程。2、简述影响植物组织培养或花药培养的各种因素，理解细胞分化的概念及离体植物细胞的脱分化和再分化3、通过联系农业生产实际，培养学生活学活用，理论联系实际的能力（二）过程与方法1、尝试培养基制备、外植体消毒、接种、培养、移栽以及栽培等基本操作技术。2、归纳MS培养基的配制方法，并设计表格比较微生物培养基与MS培养基的配方的异同。（三）情感、态度与价值观 通过阅读植物组织培养技术的发展史，课下查阅植物组织培养技术在生产实践中应用的资料，关注学生科学态度的教育，拓展学生视野，感受科学技术在生产实践中的重要价值。课题重点：植物组织培养过程中使用的无菌技术课题难点：植物组织培养过程中使用的无菌技术三、 教材分析1.内容分析：（1）该课题是人教版高中生物(选修1) 专题三的重点内容、必选内容，课标要求尝试培养基制备、外植体消毒、接种、培养、移栽以及栽培等基本操作技术。需要专题二中的培养基配制方法和无菌操作技术。（2）该课题与必修模块的联系：必修1模块中细胞的分化、细胞的全能性、让植物细胞全能性表达的外界条件、组织培养的过程以及细胞中的元素、化合物；必修3 模块中植物激素调节；必修2模块中单倍体育种(3)植物组织培养是一项操作复杂而精细，操作难度较大的实践活动，其操作流程包括：配制母液、培养基配制与灭菌、外植体选择和消毒、接种、形成愈伤组织、诱导丛芽和生根、组培苗移栽等操作环节，在具体的教学中老师可以先准备让学生在课堂上观察，得点学习组培的基本原理和进行外植体接种操作为主。(4)为使实验正常完成可成立课外活动小组，培养学生中的积极分子十分重要。2.学情分析：学生已学习专题二微生物的培养与应用，对培养基配制、无菌操作技术有一定基础；已修完必修课一二三模块，具有该课题的相关理论知识，如细胞的分化、细胞的全能性、植物激素的调节作用、单倍体育种等。四、教法分析1、教学方法：启发引导自主学习；实验（不在本教案中） “立体引学”即“教师启发引导学生自主学习”。教学程序简化为“提出问题探索引导自主解答 矫正强化”。教学过程第一步课题引入；第二步呈现知识结构；第三步围绕“知识结构”提出一个个问题，引导学生一个个解决。特别要注意提出的问题要与学生原有知识有机接轨，新学知识在原有知识基础上生长、发展、创新。2、教学辅助：引学案，多媒体。3、教学课时安排：第1课时：完成基础知识教学，植物组织培养的基本过程及影响因素、MS培养基配制；第2课时：完成外植体消毒、接种、培养、移栽、栽培；结果分析、课题延伸，观看整个培养的视频 【实验计划：3课时。本课题耗时较长，有关培养基母液的配制、培养基高压灭菌、组培苗的培养和继代以及栽培管理等工作，可在课下进行。如果课时紧张，外植体的消毒和接种也可以在课下进行。课上学生只需做一些关键步骤的操作，如愈伤组织的继代、分化转瓶、丛芽继代、生根转瓶等。大田栽培或盆栽管理工作可以在课外组织同学来做。】五、教学过程【第1课时】（一）课题引入植物组织培养技术的发展史：大自然中存在着许多有趣的植物无性生殖现象。例如，马铃薯的块茎能够发芽生根，秋海棠的叶片能够长成新植株。这些现象促发科学家去思考、解释。1902年，有一位德国的植物学家大胆地预言：“植物的体细胞在一定条件下，可以如同受精卵一样，具有潜在的发育成植株的能力。”1958年，美国科学家斯图尔德（F.C.Steward）将胡萝卜韧皮部的一些细胞进行培养，由于细胞分化而最终发育成完整的新植株。这个实验结果在生物学界引起了很大的震动，它表明已经高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力。已经分化的细胞所具有的这种潜在发育能力称作细胞全能性。既然胡萝卜的单个细胞能发育为完整植株，小块的植物组织就更不应该有什么问题。此后很多年，科学家和技术人员将许多植物进行了组织培养，并获得了成功。如今，植物组织培养已不再神秘莫测，而发展成为常规技术：其应用有：实现优良品种的快速繁殖；花卉的连续生产；培育脱毒作物（无病毒植株）（取“未被病毒侵染根尖芽尖组织”培养）；制作人工种子（胚状体外包裹人工种皮）；培育作物新品种（基因工程）细胞产物的工厂化生产（由愈伤组织产生的紫草素是一种很好的烫伤药膏）等。（二）课题知识结构菊花的组织培养基本原理基本过程影响因素操作流程组织培养概念结果分析与评价课题延伸（三）提出系列问题 “引D学” A，基础知识1知识回顾：阅读P32课题背景，联系必修一P117细胞的分化，思考回答下列问题（写出来）：细胞分化？学生回答在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程，叫细胞分化。细胞分化的特点？学生回答持久性，不可逆性，使多细胞生物体中的细胞走向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。细胞分化的意义？学生回答细胞分化是生物个体发育的基础。多细胞生物体在生长发育过程中，如果仅仅有细胞的增殖，而没有细胞的分化，就不可能形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官，生物体也就不可能正常发育。细胞分化的实质：师问就一个个体来说，各种细胞具有完全相同的遗传信息，但形态、结构和功能却有很大差异？这是怎么回事？（学生回顾、思考、讨论）学生回答细胞发生分化是因为在个体发育过程中，不同的细胞中遗传信息的执行情况不同引起的。即在不同细胞中选择表达执行的基因不同（或者说是基因的选择性表达）。学生实战练习：人体的肌肉细胞、肝脏细胞、胰岛细胞等形态结构功能不同，其直接原因是 根本原因是 （2）什么叫细胞的全能性？已经分化的细胞还有全能性吗？为什么？所有细胞都有全能性吗？有例外吗？细胞的全能性高低相同吗？学生讨论回答细胞的全能性是指：已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。学生讨论回答因为已经分化的细胞仍然具有该生物的全套遗传信息。思考：植物的导管细胞、人的成熟红细胞有全能性吗、为什么？学生讨论回答没有全能性，因为导管细胞是死细胞、人的成熟红细胞无细胞核比较全能性高低：受精卵是生殖细胞如花粉、蜜蜂的卵细胞体细胞；植物体细胞动物体细胞。动物体细胞分化程度高，但细胞核仍具有全能性如“多利羊”。学生讨论回答全能性：受精卵大于生殖细胞大于体细胞；植物体细胞大于动物体细胞。以下举例哪些全能性已表达？为什么？A、玉米种子长成植株；B、癌细胞体外繁殖数代；C、病毒增殖数代；D、细菌分裂N次； E、DNA扩增1000次； F、棉花叶肉细胞培养成抗虫棉植株学生讨论回答F 判断的关键是细胞全能性的含义：已分化的细胞生物个体生物个体内的各种细胞并没有表达全能性，为什么？细胞的全能性怎样才能实现？学生讨论回答在生物体内的各种细胞在特定的条件下，通过基因的选择性表达已构成不同的组织和器官。细胞全能性的实现需要条件：离体、营养、植物激素、无菌条件、适宜的PH、温度、光照等。学生总结整理：具有某种生物全套遗传信息的任何一个活细胞，都具有发育成完整个体的能力，即每个生物细胞都具有全能性。但在生物体的生长发育过程中并不表现出来，这是因为在特定的时间和空间条件下，通过基因的选择性表达，构成不同组织和器官。当植物细胞离体、并在一定的营养物质、激素和其他外界条件下，就可能表现出全能性、发育成完整植株。2、阅读P32“植物组织培养的基本过程”，讨论并完成以下问题：（1）用文字与前头表示：植物组织培养的过程。（脱分化）离体的？（又叫外植体）（再分化） ？组织（生长） ？丛芽等 ？/（2）什么叫脱分化（去分化）？学生讨论回答（3）什么叫再分化？学生讨论回答（4）愈伤组织有什么特点？学生讨论回答愈伤组织是通过细胞分裂形成的，其细胞排列疏松而无规则，高度液泡化呈无定形状态的薄壁细胞。（5）联想思考：填表比较根尖分生组织和愈伤组织的异同：学生讨论填空组织类型细胞来源细胞形态细胞结构细胞排列细胞去向根尖分生组织受精卵正方形无液泡紧密分化成多种细胞组织愈伤组织高度分化细胞 相同点都通过 分裂进行细胞增殖3、阅读P33“影响植物组织培养的条件”，讨论并完成以下问题：(1)材料：植物的种类、材料的 和保存时间的 等都会影响实验结果。菊花组织培养一般选择未开化植物的茎上部新萌生的侧枝作材料。思考:一般来说，容易进行 繁殖的植物容易进行组织培养。思考:选取生长旺盛嫩枝进行组培的原因是 ，容易诱导脱分化和再分化。教师引导小结：选择外植体时需要考虑的一些因素及说明：考虑的因素说明外植体的年龄一般情况外植体的年龄越小，分化的程度越小，组培的成功率就越高，因此，尽量选择幼嫩的植物组织或器官作为外植体外植体的大小外植体很小和很大都不合适，很小的外植体极容易死亡，很大的外植体不容易消毒，因此，要选择大小适中的外植体。例如，如果用菊花的芽进行组培，选取的芽可为3mm左右外植体所在的部位一般选择植物的芽尖、根尖或幼嫩的茎作为外植体，这些部位的组织分裂能力强，容易形成愈伤组织外植体的外观形态由于外植体的消毒工作非常重要，因此，要选择哪些表面相对光滑容易消毒的外植体较好(2)营养：常用的培养基是MS培养基，其中含有的大量元素是N、P、S、K、Ca、Mg，微量元素是Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni、I、Co，有机物有甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、蔗糖等。搜索百度：MS培养基的由来？MS是穆拉希吉（Murashige）和斯库克（Skoog）两位科学家第一个字母的缩写，他们于1962年为烟草细胞培养设计的，其特点是无机盐和离子浓度较高，是较稳定的离子平衡溶液，它的硝酸盐含量高，其养分的数量和比例合适，能满足植物细胞的营养和生理需要,因而适用范围比较广，多数植物组织培养快速繁殖用它作为培养基的基本培养基。 由此，这种培养基就用他们的名字来命名了。 P33旁栏思考：你能说出各种营养物质的作用吗？同专题2中微生物培养基的配方相比，MS培养基的配方有哪些明显的不同？学生讨论回答微量元素和大量元素提供植物细胞生活所必需的 ；蔗糖提供 ，同时能够维持细胞的 ；甘氨酸、维生素等物质主要是为了满足离体植物细胞在正常代谢途径受到一定影响后所产生的 营养需求。微生物培养基以 营养为主。与微生物的培养不同，MS培养基则需提供大量 营养，无机盐混合物包括植物生长必须的 元素和 元素两大类。(3)激素：在培养基中需要添加 和细胞分裂素等植物激素，其 、使用的先后顺序、用量的比例等都影响结果。学生回顾：必修三：第三章，植物激素，生长素作用？细胞分裂素作用？参考资料：组培中常用的植物生长调节剂的类型及作用。调节剂名称浓度范围作用生长素类2，4二氯苯氧乙酸（2，4D）、萘乙酸（NAA）、吲哚丁酸（IBA）等0.015mg/L促进细胞的伸长和分裂，促进愈伤组织和根的形成细胞分裂素类激动素（KT）、6苄基腺嘌呤（BA或6BA）、玉米素（ZT）等0.510mg/L促进细胞的横向生长和分裂，促进芽的分化和形成看书思考:填表完成：激素使用的先后顺序及其用量比例对细胞分裂和分化的影响。生长素细胞分裂素比值与结果比值高时促根分化，抑芽形成比值低时促芽分化，抑根形成比值适中促进愈伤组织生长使用顺序实验结果先生长素，后细胞分裂素有利于分裂但不分化先细胞分裂素，后生长素细胞既分裂也分化同时使用分化频率提高(4)环境条件：PH、温度、光等环境条件。菊花组培所需PH为 ，温度为 ，光照条件为每日用日光灯照射 小时。【第2课时】B实验操作流程：观看菊花的组织培养视频（7分钟左右）1、阅读P34“制备MS固体培养基”，填空下列问题：（1）配制各种母液：将各种成分按配方比例配制成的浓缩液。使用时根据母液的 倍数，计算用量，并加 稀释。(2)配制培养基：应加入的物质有琼脂、 、大量元素、微量元素、有机物和植物激素的母液，并用 定容到1000毫升。在菊花组织培养中，可以不添加 ，原因是菊花茎段组织培养比较容易。(3)灭菌：采取的灭菌方法是 灭菌。教师提醒注意：配制母液很复杂，请注意以下几点：母液中含有大量元素、微量元素、激素（植物生物调节剂）和维生素等有机成分，母液浓度是实际溶液浓度的510倍。配制母液花费时间多，需要用到溶量瓶、移液管等精密仪器，无法由每位学生亲自操作，教师可带领部分学生在课外进行。母液的类型和配制顺序如下：配制母液的注意事项：自来水或河水中含有大量的矿质元素，勿用配制母液；配制大量元素和微量元素母液时，应将每种化合物单独溶解后，再一一混合，同时还应用适量的蒸馏水清洗烧杯内壁，并将清洗后的蒸馏水倒入混合溶液中，这样可以保证每种元素的浓度，混合时要按照教材附表中的顺序进行，最后加入的是氯化钙溶液，这样可以避免发生沉淀；配制好的母液要先倒入1 000 ml烧杯中，再由烧杯转入1 000 ml细口瓶中，不可由容量瓶直接倒入细口瓶中；注意观察母液中是否有絮状物，出现絮状物表明离子之间发生反应，需要重新配制母液；植物生长调节剂难溶于水，需要碱或酸助溶，一般生长素类物质用碱（0.1 mol/LNaOH13 ml）或酒精（7595的酒精13ml）助溶，细胞分裂素类物质一般用酸（0.1 mol/LHCL13 ml）助溶，加入蒸馏水定溶时要缓慢，也可用水浴法助溶；用棕色细口瓶盛装有机物母液和植物生长调节剂母液，避免透射光损害母液中的有机成分；在瓶壁上贴好各种母液的标签（下图所示）；将配制好的母液放入冰箱中或阴凉处保存。小结并抄写：MS培养基。配制培养基的流程如下：上述的培养基配制流程中，加入各种母液的时间是在琼脂溶化之后，这样既可避免加热使母液中的各种离子发生反应，又可避免有机物母液和植物生长调节剂因高温受到损害。将母液加入培养基的顺序是：先提取大量元素、微量元素、铁盐、有机物母液，后提取植物生长调节剂母液，切勿先提取植物生长调节剂母液，这是因为该溶液中含有酸或碱，容易与其他元素形成沉淀而失败。培养基通常采用高压蒸汽灭菌，灭菌时间一般为1520min，灭好菌的培养基不易保存过长时间，通常是现用现配。在对培养基灭菌的同时，也要对解剖刀、镊子、烧杯、锥形瓶、牛皮纸等必要的仪器设备进行灭菌。2、阅读“外植体消毒”，填写下列流程图： 嫩枝( )冲洗（ ）20分钟左右( )吸干表面水分( )摇动2-3次6-7秒( )清洗( )吸干表面水分( )溶液浸泡12分钟( )清洗3次思考：在此消毒过程中，是不是强度越大越好，为什么？学生讨论回答 不是。对外植体进行表面消毒时，既要考虑到药剂的消毒效果，又要考虑到植物的耐受力。3阅读“接种、培养、移栽和栽培”，填写：（1）前期准备：用 的酒精消毒工作台，点燃酒精灯。注意所有接种工作都必须在酒精灯旁进行，器械使用前后都要用 灭菌。（2）接种操作：接种过程中插入外植体时 上端朝上，每个锥形瓶接种78个外植体。思考回答：外植体接种与细菌接种相似之处是 相同，而且都要求 操作。（3）培养过程应该放在 中进行，并定期进行 ，保持适宜的 和 。（4）移栽前应先打开培养瓶的 ，让其在培养间生长几日，然后用流水清洗根部培养基。然后将幼苗移植到 或珍珠岩等环境中生活一段时间，进行壮苗。最后进行露天栽培。思考：外植体在培养过程中可能会被污染，你认为造成污染的原因有哪些？学生讨论回答外植体消毒不彻底；培养基灭菌不彻底；接种中被杂菌污染；锥形瓶密封性差等。C、阅读“结果分析与评价”，思考并填写：1.对接种操作中污染情况的分析接种34 d后，在接种操作中被杂菌污染的培养物会表现出被污染的现象。届时要适时统计污染率，分析接种操作是否符合无菌要求。思考：分析细胞污染的原因可能有 ；真菌污染的原因可能是 2.是否完成了对植物组织的脱分化和再分化观察实验结果，看看是否培养出了愈伤组织，记录多长时间长出愈伤组织。统计更换培养基后愈伤组织进一步分化成根和芽的比例和时间。思考：至少更换 次培养基， 且每次都要求 操作；为什么要更换培养基？3.是否进行了统计、对照与记录做好观察、记录、统计和对照，填好结果记录表，培养严谨的科学态度。请设计记录表：（四）生根苗的移栽是否合格生根苗移栽技术的关键是既要充分清洗根系表面的 ，又不能伤及 。一般使用 的办法。培养基质要提前 ，可以向培养基质喷洒质量分数为5%的 ，并用塑料薄膜覆盖12 h。掀开塑料薄膜后24 h才能移栽。新移栽的组培苗要在温室 几天，等 后再定植大田或进行盆栽。在课后统计自己移栽的成活率，看看移栽是否合格。特别提醒注意：1.为什么说无菌技术是植物组织培养能否获得成功的关键？教师引导学生归纳总结，学生书面整理：植物组织培养不同于扦插、分根、叶插等常规无性繁殖。由于植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差，所以对培养条件的要求较高，对无菌操作的要求非常严格。MS培养基也适合微生物生长，而微生物生长比植物组织细胞快得多。如果不小心引起污染，将可能造成培养工作的前功尽弃。无菌技术包括培养基消毒灭菌和植物材料（外植体）的消毒灭菌。对培养材料进行表面灭菌时，一方面要考虑药剂的消毒效果；另一方面还要考虑植物材料的耐受能力。不同药剂、不同植物材料，甚至不同器官要区别对待。培养环境要求无菌、定期消毒；培养器械要求严格灭菌；学生的操作过程要求严格的无菌操作。所以教师在课前要培养学生实验骨干。2.妥善处理被污染的培养物即使对于有经验的操作人员，操作后出现培养物被污染的情况也常有。一般情况下，细菌污染可能是由接种人员造成的，如未戴口罩，接种时说话，或手及器械消毒不严等。真菌污染可能是植物材料灭菌不当。需要特别注意的是，一旦发现培养材料被污染，特别是真菌性污染，一定不要打开培养瓶。应先将所有被污染的培养瓶统一放在高压蒸汽锅内进行高压蒸汽灭菌，然后再打开培养瓶，进行清洗。3.有毒药品的用后处理外植体灭菌用过的有毒药品要妥善处理（如氯化汞等），以免引起环境污染。一般应收集后统一交给有关专业部门处理。(四)、课堂总结：学生复述课题内容要点（五）、实例探究例1 甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的 A.有丝分裂B.分化C.减数分裂D.全能性解析：离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间后，脱分化，通过细胞分裂，形成愈伤组织；脱分化的愈伤组织继续培养，又可重新分化成根或芽等器官；再分化形成的试管苗，移栽到地里，可以发育成完整的植物体。由愈伤组织发育为完整的植物体体现了细胞的全能性。植物组织培养的过程是无性繁殖的过程，不涉及减数分裂，减数分裂是生物在进行有性生殖的过程中的一种分裂方式。本题解决的关键是要了解植物的组织培养过程。答案：C例2植物细胞表现出全能性的必要条件是A.导入其他植物细胞的基因 B.将成熟的细胞核移植到去核的卵细胞中C.用适当浓度的秋水仙素处理 D.脱离母体后，给予适宜的营养和适宜的温度等外界条件解析：植物细胞只有脱离了植物体，在一定的外部因素作用下，经过细胞分裂形成愈伤组织，才能表现出全能性，由愈伤组织细胞发育、分化出新的植物体。答案：D例3、在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的A.消毒灭菌 B.适宜的温度 C.充足的光照 D.适宜的养料和激素解析：离体的植物器官、组织或细胞脱分化过程是在无菌条件下进行的，在愈伤组织形成过程中，需要适宜的温度、一定的营养物质和植物激素的诱导，但不需要阳光。答案：C（六）、当堂练习：1.植物组织培养技术的理论基础之一是：A.植物细胞的完整性 B.植物细胞的多样性 C.植物细胞的全能性 D.植物细胞杂交2.要大量繁殖用植物体细胞杂交方法获得的植物，应该采用哪种繁殖方式？A.种子繁殖 B.分裂生殖 C.出芽生殖 D.营养生殖3.下列关于愈伤组织的说法中不正确的是A.愈伤组织的细胞能够进行细胞分裂 B.用叶培养形成的愈伤组织细胞能够进行光合作用C.培养愈伤组织的培养基中应含有有机养料 D.人们可以从愈伤组织中提取所需物质4.在一个多细胞生物体内，存在形态、结构和生理功能上具有稳定性差异的细胞，是因为 A.细胞失去全能性 B不同的细胞，基因是不同的C.不同细胞中基因选择性表达的结果 D变异一般是不定向的5.细胞具有全能性的原因是 A.生物体细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能 B.生物体的每一个细胞都具有全能性C.生物体的每一个细胞都含有个体发育的全部基因 D.生物体的每一个细胞都是由受精卵发育来的6.植物组织培养过程中的脱分化是指 A.植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞B.未成熟的种子经过处理培育出幼苗的过程C.植物的器官、组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程D.取植物的枝芽培育成一株新植物的过程7.下列植物细胞全能性最高的是 A.形成层细胞 B.韧皮部细胞 C.木质部细胞 D.叶肉细胞8植物组织培养是指A离体的植物器官或细胞培育成愈伤组织 B愈伤组织培育成植株C离体的植物器官、组织或细胞培养成完整植物体 D愈伤组织形成高度液泡化组织9某园艺场经过长期精心选育，培养出一株形态优美的兰花，如果要保持母本的优良性状，并尽快大规模繁殖，最适合的繁殖方式是（ ）A分裂生殖 B有性生殖 C孢子生殖 D组织培养10胡萝卜的韧皮部细胞通过组织培养，能发育成新的植株。下列有关的叙述中，不正确的是 A说明高度分化的植物细胞具有全能性 B植物细胞的全能性得以表达要离开母体C新植株的形成是细胞分裂和分化的结果 D高度分化的动物细胞也具有全能答案：15 CDBCC 610 CACDD（七）、作业延伸：书面