《园艺植物生物技术》课程教学大纲

园艺植物生物技术（BiotechnologyofHorticulturalPlant）课程基本信息课程编号：19011009课程总学时：32实验学时：8学时课程性质：选修课程属性:专业类开设学期：第7学期适用专业：茶学对先修的要求：植物学；基础生物化学；植物生理学；园艺植物遗传学；园艺植物育种学；分子生物学基础对后续的支撑：毕业论文一、课程的教学理念、性质、目标和任务园艺植物生物技术是茶学专业选修课。该课程是应用现代生物技术有关基本原理和方法，在个体、细胞、分子水平上研究、评价和改造园艺植物遗传特性的有关理论和技术的科学。要求学生通过本课程的学习，了解现代生物技术的发展概况和趋势，掌握园艺植物组织培养、细胞培养与体细胞杂交、脱毒快繁、DNA分子标记、基因克隆以及遗传转化的基本原理和技术，为从事园艺植物生物技术相关研究及其产业应用奠定良好的理论和技术基础。二、课程教学的基本要求1.理论知识方面：（1）系统地掌握园艺植物生物技术的研究历史和发展趋势，明确园艺植物生物技术的任务及其与其他学科的关系，使学生了解本课程在本专业中的地位；（2）明确组织培养的基本原理和技术，掌握细胞培养、体细胞杂交、脱毒快繁的原理和方法，了解这些方法在园艺植物研究中的应用；（3）了解基因分离克隆、遗传转化等知识，掌握转基因技术在园艺植物育种中的应用，为进一步开展园艺植物生物技术相关研究与应用奠定基础；（4）了解分子标记技术的类别、原理及特点，及其在园艺植物研究中的应用。2.实验技能方面：（1）掌握现代生物技术实验室设置与仪器使用方法；（2）掌握外植体的消毒与接种技术；（3）掌握质粒DNA的限制性内切酶酶切及电泳检测。三、课程的教学设计1.教学设计说明园艺植物生物技术系统讲述了现代生物技术研究中常用的方法与技术在园艺植物中的应用及其发展趋势，重点讲述了体细胞培养和杂交、植物组织培养、基因克隆、分子标记和植物转基因技术，根据教学内容精心设计实验环节，期望学生通过理论学习和实验操作，掌握园艺植物生物技术研究中常用的方法，为从事园艺植物生物技术相关研究及其产业应用奠定良好的理论和技术基础。2.课程目标及对毕业要求的支撑序号课程目标毕业要求1目标1：了解现代生物技术的发展概况和趋势，掌握园艺植物组织培养、细胞培养与体细胞杂交、脱毒快繁、DNA分子标记、基因克隆以及遗传转化的基本原理和技术。342目标2：掌握园艺植物生物技术研究中常用的方法与技术在园艺植物中的应用及其发展趋势.93目标3：为从事园艺植物生物技术相关研究及其产业应用奠定良好的理论和技术基础。59四、理论教学内容及学时分配（24学时）绪论学时数：2教学目标：了解生物技术在园艺植物中的应用，及园艺植物生物技术的研究内容，掌握生物技术的概念。教学重点和难点：生物技术的概念、基因工程技术。主要教学内容及要求：了解：了解生物技术在园艺植物中的应用，及园艺植物生物技术的研究内容；课程要求与安排。理解：生物技术对园艺科学发展的贡献。掌握：基因工程的概念。熟练掌握：生物技术的概念。教学组织与实施：通过课堂教学，结合大量图片资料和实例介绍生物技术在对园艺科学的贡献及植物生物技术的主要研究内容；通过现代生物技术实验室参观与仪器使用方法讲解，让学生对生物技术相关概念和仪器有进一步的理解。第一章植物组织与细胞培养术学时数：2教学目标：了解组织培养技术的发展简史，组织培养室的设置和相关仪器设备，掌握组织培养的理论基础，培养基的种类和配制方式。教学重点和难点：生物技术的概念、基因工程技术、细胞全能性、植物器官培养与快繁技术、花培技术和体细胞无性系变异。主要教学内容及要求：了解：了解组织培养技术的发展简史，组织培养室的设置和相关仪器设备，掌握组织培养的理论基础，培养基的种类和配制方式。理解：组织培养在科研和生产中的意义；细胞全能性学说及相关概念；体细胞无性系变异的概念；植物器官培养与快繁技术。掌握：组织培养概念；组织培养技术范畴；组织培养实验室的构造及布局；组织培养相关仪器设备的原理及使用方法。熟练掌握：组织培养有关培养基的种类与特点，及其配制方法；胚胎培养方法；花药、花粉培养方法及单倍体植株再生器官培养与快速繁殖原理与技术。第一节组织培养技术概述0.5学时第二节园艺植物组织培养的原理与技术0.5学时第三节园艺植物组织培养的应用领域1学时教学组织与实施：通过课堂讲授，结合大量图片和实例，使学生了解植物组织培养相关的概念和技术要点；通过番茄接种试验，进一步让学生理解组织培养的方法和操作流程。第二章原生质体培养和体细胞杂交学时数：2教学目标：通过本章的学习，明确体细胞杂交的概念、融合方法方式和原生质体操作的意义，掌握原生质体操作的基本步骤和在育种中的应用。教学重点和难点：原生质体融合方法/方式、主要应用；体细胞杂种的遗传鉴定；原生质体分离培养步骤、主要应用；原生质体培养方法。。主要教学内容及要求：了解：原生质体操作的意义；体细胞杂交的概念和原生质体融合的发展及意义。理解：原生质体研究的发展与应用；影响原生质体分离的因素；原生质体融合方式；体细胞杂种筛选与鉴定方法；原生质体再生植株的遗传变异及其利用；。掌握：原生质体培养基与培养方法；原生质体培养与植株再生；体细胞杂交在园艺植物育种中的应用。熟练掌握：原生质体分离、纯化与活力测定；原生质体融合方法。第一节原生质体培养0.5学时第二节体细胞杂交1.5学时教学组织与实施：通过课堂教学，结合大量图片资料和实例讲解原生质体分离、纯化与活力测定的方法及原生质体融合的方法。第三章分子标记技术原理与应用学时数：4教学目标：通过本章的学习，明确分子标记的基本原理、主要分子标记类型；掌握不同类型分子标记在园艺植物研究中的应用。教学重点和难点：分子标记的基本原理和主要类型；分子标记技术在园艺植物研究中的应用。主要教学内容及要求：了解：DNA显色技术。理解：分子标记的基本原理。掌握：DNA是主要的遗传物质；几种常用的分子标记技术；种质评价和核心种质筛选；杂种鉴定和早期辅助选择；遗传连锁图的构建。熟练掌握：DNA复制和体外扩增。第一节分子标记的原理及种类1.5学时第二节分子标记的应用2.5学时教学组织与实施：通过课堂教学，讲述分子标记原理的和类型；结合大量实例，阐明分子标记在园艺植物中的应用及其意义。第四章基因分离与克隆学时数：4教学目标：通过本章的学习，掌握基因的概念和基本结构；基因分离克隆的基本原理、主要克隆策略；基因组文库和cDNA文库的概念、构建方法；基因组DNA克隆方法。。教学重点和难点：基因的概念和结构；基因分离克隆的基本原理和主要克隆策略；基因组文库与cDNA文库的区别。主要教学内容及要求：了解：基因组文库的构建；cDNA文库的构建及目的cDNA克隆的筛选。理解：基因分离克隆的基本原理；掌握：基因的结构。熟练掌握：基因的概念；主要克隆策略。第一节基因的概念和结构0.5学时第二节基因克隆的基本过程1.5学时第三节基因组文库与cDNA文库2学时教学组织与实施：通过课堂教学，基因的概念和结构、基因克隆的基本过程和主要策略；通过质粒DNA的限制性内切酶酶切及电泳检测试验，使学生掌握基因克隆的相关技术。第五章植物转基因技术学时数：4教学目标：通过本章的学习，了解植物转基因技术的研究概况，掌握植物转基因技术概念，转基因的主要方法及原理、外植体选择的特点和转基因植物的鉴定方法；转基因在园艺植物改良中的应用。教学重点和难点：转基因技术的概念及植物转基因研究概况；转基因植物的鉴定方法；转基因在园艺植物改良中的应用；转基因植物食品安全性及生态安全性；转基因植物的安全性管理办法。主要教学内容及要求：第一节植物转基因研究概况0.5学时第二节植物转基因方法1.5学时第三节转基因植物的鉴定方法及其在园艺植物改良中的应用2.5学时第四节转基因植物的安全性评价0.5学时了解：植物转基因研究概况；转基因的主要方法；转基因植物的食品安全性；转基因植物生态环境的安全性；转基因植物的安全性管理办法。理解：外植体的特点和选择方法；外源基因整合的鉴定；外源基因表达的检测；掌握：转基因技术相关概念；农杆菌介导法的原理和过程。熟练掌握：转基因植物的鉴定方法。教学组织与实施：通过课堂教学，结合大量图片和实例资料，详细讲述植物转基因的研究现状、转基因的主要方法和外植体选择的特点，介绍转基因植物安全性评价的方法。第六章园艺植物生物技术与生物信息学学时数：2教学目标：通过本章的学习，了解生物信息学发展史、常用数据库及生物信息学在园艺植物中的应用；掌握利用生物信息学方法从各生物学科众多分散的观测资料中发现联系和规律，进而挖掘潜在的信息与知识。教学重点和难点：常用数据库的使用方法（NCBI、phytozome、KEGG、uniport等）；利用生物信息学方法从各生物学科众多分散的观测资料中发现联系和规律，进而挖掘潜在的信息与知识。主要教学内容及要求：第一节生物信息学发展史0.5学时第二节常用数据库1.0学时第三节生物信息学在园艺作物研究中的应用0.5学时了解：了解生物信息学发展史、常用数据库。理解：生物信息学在园艺植物中的应用掌握：利用生物信息学方法从各生物学科众多分散的观测资料中发现联系和规律，进而挖掘潜在的信息与知识。教学组织与实施：通过课堂教学，结合应用实例和文献报道，详细讲述生物信息学方法在园艺植物中的应用。第七章园艺植物生物技术研究进展学时数：4教学目标：了解常见生物技术方法在果树、蔬菜和花卉植物中的应用，理解生物技术在园艺植物中应用的技术原理，掌握利用现代生物学方法解决园艺植物科学难题的方法。教学重点和难点：主要园艺植物的细胞学研究、分子标记的应用、基因的分离与克隆和转基因技术研究。主要教学内容及要求：了解：了解园艺植物细胞学技术研究的方法和生物技术的发展趋势。理解：主要园艺植物转基因的方法、原理及转基因植株鉴定的方法。掌握：分子标记的原理和分子标记辅助选择育种的应用。第一节果树生物技术研究进展2学时第二节蔬菜生物技术研究进展1学时第三节花卉生物技术研究进展1学时教学组织与实施：通过课堂案例讲授，使学生了解生物技术在果树、蔬菜和花卉等主要物种遗传改良中的应用及发展趋势，掌握利用现代生物学方法解决园艺植物科学难题的方法。五、实验教学内容及学时分配（8学时）（一）实验课程简介该课程是《园艺植物生物技术》的重要组成部分，共8学时，为《园艺植物生物技术》教学中联络理论与实践操作的重要内容，是提高教学质量的重要环节。（二）实验教学目的和基本要求通过该课程的学习，应使学生学会综合运用生物技术的理论知识，使学生掌握生物技术的基本操作技术，培养学生利用理论教学的相关知识，采用适当的方法和技术对园艺植物进行进行遗传改良和辅助育种等。要求学生必须掌握现代生物技术的基本操作、主要仪器操作、无菌操作技术等，掌握从生物技术理论基础到的基本方法和操作技能，掌握仪器使用、技术操作和无菌操作等常见技术的操作方法，并能应用到生产实践中去。（三）实验安全操作规范实验安全是最基本的要求之一，规范操作是实验结果可靠的保障。要求同学们首先要保护好自己，佩戴实验服、手套和口罩等防护措施。其次，要正确规范使用仪器设备。（四）实验项目名称与学时分配序号实验名称学时类型实验要求每组人数1901100901分子生物学基本实验知识与操作4基础性必做61901100902分子生物学实验室参观及主要仪器设备介绍2基础性必做61901100903外植体消毒与接种试验2基础性必做6（五）实验方式及基本要求本课程以基础性实验为主，以室内实验为主，要求学生课前预习，了解实验原理，学会理论联系实际、分析和解决遇到的实际问题。要求每个学生必需认真完成每个实验，并提交实验报告。（六）实验内容安排【实验一】分子生物学基本实验知识与操作1.实验学时：4学时2.实验目的：通过基础实验操作，掌握常用实验仪器使用方法、学习限制性内切酶作用原理和方法；练习DNA琼脂糖凝胶电泳的原理和方法。3.实验内容：学习移液枪的正确使用方法，按照限制性内切酶说明配置反应体系，在水浴锅中孵育酶切，配置琼脂糖凝胶，并使用电泳仪电泳，并利用紫外凝胶成像仪检测酶切效果。4.实验要求：掌握双酶切及DNA琼脂让凝胶电泳的原理及操作方法。5.实验设备及器材：移液枪、恒温水浴锅、水平式电泳装置、电泳仪、微波炉，紫外凝胶成像仪。【实验二】分子生物学实验室参观及主要仪器设备介绍1.实验学时：2学时2.实验目的：通过参观现代分子生物学实验室，初步了解实验室常见仪器设备、使用说明、注意事项和常见问题解决方法。3.实验内容：对常见仪器设备的用途、使用方法等进行讲解，利用分子生物学仪器解决生物学问题。4.实验要求：掌握实验室仪器名称及功能；初步掌握仪器使用方法及注意事项。5.实验设备及器材：PCR仪、离心机、超净工作台、组培间、实时荧光定量PCR仪、体视显微镜等。【实验三】外植体消毒与接种试验1.实验学时：2学时2.实验目的：通过在超净工作台上进行无菌操作训练，掌握外植体消毒和接种的无菌操作技术。3.实验内容：利用番茄种子作为外植体，进行消毒。并在超净工作台中无菌接种在MS培养基上，密封包装、标记等，在组培间中培养一周，统计种子萌发率和污染率。4.实验要求：初步掌握外植体消毒的方法；掌握接种的无菌操作技术；外植体愈伤组织诱导和分化的方法。5.实验设备及器材：超净工作台、酒精灯、接种器械（解剖刀、剪刀、镊子等）、一次性培养皿、MS培养基、次氯酸钠、番茄种子等。(七)考核方式及成绩评定试验报告成绩。六、课程思政在本课程教学过程中，通过提炼课程中蕴含的思政教育，在培养学生专业素养和科研能力的同时培养学生的专业责任感和使命感，厚植三农情怀，懂农业，爱农村，爱农民，立志服务三农，把科技论文写在祖国大地上。例如在绪论中，通过讲解生物技术的发展及在园艺植物中的应用，带领同学追忆一代代科研工作者通过不懈努力解决农业生产中存在的实际问题，为丰富广大人民群众的”果盘子”和”菜篮子”做出的突出贡献，使各位同学切实体会到园艺使生活更美好的专业自豪感和使命感。通过转基因植物的学习，让学生深刻理解转基因的本质，对社会不实报道有明辨是非的能力，同时做好科普宣传。在授课过程中，在系统传授科学知识的同时，传播广大科学家在探索生物奥秘过程中所展现的坚韧不拔的勇气和契而不舍的精神，培养学生献身科学和传播科学的精神。七、教材及教学参考书1.选用教材：（1）理论课教材