植物细胞工程的基本技术（教学设计）-2025-2026学年高中生物人教版选择性必修3

2.1植物细胞工程

一植物细胞工程的基本技术教案

一、教学目标

1.概述细胞的全能性，阐明植物细胞工程的主要技术——植物组织培养和植物体细胞杂交。

2.通过介绍植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术，激发学生探索生命科学奥秘的兴趣，通过学

习使学生达到用发展的眼光看问题、分析问题，勇于开拓、推陈出新。

3.在植物细胞工程两种技术的学习中，渗透科学态度、科学方法和科学精神的养成教育，培养学生

形成正确的唯物主义世界观和人生观。

4.通过联系生产生活实际，培养学生理论联系实际的能力。

二、教学重难点

1.教学重点

（1）植物组织培养的原理和过程。

（2）植物体细胞杂交技术的原理。

2.教学难点

（1）植物组织培养的实验。

三、教学过程

【新课导入】

教师利用课件展示一些兰花的图片，并让学生自我阅读教材第34页“从社会中来”，思考教材中

最后提出的问题，然后教师通过介绍植物细胞工程的基本技术，让学生明确解决这一问题的思

路，引导学生学习对应的知识内容。

“其芽葺葺，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬可慕。迨夫花开，凝晴淡露，万态千妍，薰风自来,

四坐芬郁，岂非入兰室乎!岂非有国香乎!”这是我国历史上第一部兰谱一一《金漳兰谱》（宋-赵时

庚）中对兰花的一段描述。从古至今，我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征，很多人喜欢兰花。

但是兰花种子通常发育不全，在自然条件下萌发率极低；传统分株繁殖的方法乂存在繁殖周期长,

繁殖率低等问题，如果靠自然繁殖，兰花的价格可想而知了。如何能让名贵的兰花大量、快速地繁

殖，从而走入寻常百姓家呢？

讨论：如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖，从而走入寻常百姓家呢？

提示：利用植物组织培养技术可以大量、快速地培育兰花。兰花是观赏植物中最常见的一类依靠植

物组织培养繁育种苗的植物，其组培苗的数量约占观赏植物组培苗总量的40%

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植物细胞工程的理论基础是什么？（全能性）

【新课讲授】

（一）植物细胞工程的基本技术

教师组织学生阅读教材第34页“植物细胞的工程的基本技术”的相关内容，结合“从社会中来”

思考讨论，提问：

1.植物组织培养的基本原理是什么？

2.什么是细胞的全能性？

3.体细胞具有全能性的根本原因是什么？

学生带着问题去阅读教材，并小组成员之间互相讨论，得出答案。

通过分析讨论，使学生对本节的内容学习由浅入深，加深学生对植物组织培养基本原理的理解。

知识梳理：

1.细胞的全能性

（1）概念：细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。

（2）原因：一般来说，生物体的每个细胞中都含有发育成为完整个体所需的全部遗传信息。

（3）细胞全能性的比较：

①受精卵〉生殖细胞（卵细胞,精子）＞体细胞；

②植物细胞,动物细胞：

③幼嫩的细胞》衰老的细胞；

④分化程度低的细胞〉分化程度高的细胞；

⑤分裂能力强的细胞〉分裂能力弱的细胞。

（二）植物组织培养技术

教师利用课件介绍植物组织培养的概念和流程，并展示流程图，让学生加深植物组织培养的过程,

并通过自己动手操作“菊花的组织培养”让学生对植物组织培养的流程形成直观的认识，并促进他

们理解和掌握相关概念。

知识梳理：

（1）概念：植物组织培养是指将离体的植物器宜、组织或细胞（称为外植体）等，培养在人工配制

的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。

（2）原理：植物细胞的全能性。

（3）过程：

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外植体明誓愈伤组织再分“、芽等一试管苗等单完整植株

外植体是指离体的植物器官、组织、细胞或原生质体。植物的茎尖、幼嫩的叶片、花药是常用的外

植体。

①愈伤组织：不定形的薄壁组织团块。细胞排列疏松且无规则、高度液泡化、呈无定形状杰的薄壁

细胞团。注意：无叶绿体，可进行有丝分裂

②脱分化：在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变

为未分化的细胞，进而形成愈伤组织的过程。

③再分化：脱分化产生的愈伤组织继续进行培养,又可以重新分化成胚状体、根、芽等，这个过程叫

做再分化。

④适宜的培养条件：离体、无菌条件、种类和比例适宜的营养物质、植物激素（主要是生长素和细

胞分裂素）的诱导和调节、适宜的外界条件（温度、pH、光照等）。

脱分化过程一般不需要光照、再分化过程需要光照。生长素/细胞分裂素＞1,有利于根的分化；V

1，有利于芽的分化；=1,促进愈伤组织的形成。

教师拿出提前准备好的实验材料，并以小组为单位，分发不同时期的实验材料，让学生正行观察,

通过观察植物组织培养实验中不同时期的实验材料，让学生写出植物组织培养的基本流程，并让学

生阅读教材中的实验过程，通过阅读实验内容和观察实验不同时期的生长状况，让学生更直观的对

植物组织培并的认知，并促进他们理解和掌握相关概念。

探究•实践：菊花的组织培养

观看视频《菊花的组织培养》，通过视频初步了解菊花组织培养过程，提出问题，知识点归纲梳理。

1.原理：

脱分化再分化

外植体——＞愈伤组织——►根、芽等

完整植株一试管苗

2.目的要求：

（1）了解植物组织培养的基本原理

（2）了解生长素和细胞分裂素的浓度、用量比例对菊花愈伤组织形成和分化的影响

（3）尝试进行植物组织培养

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3.方法步骤:

（1）制备外植体

材料：幼嫩的菊花茎段

制备外植体-消毒：酒精一无菌水一次氯酸钠溶液f无菌水洗

切割与接片

（2）接种到诱导愈伤组织培养基

接种到诱导愈伤组织培养基

脱分化伊光霜蠹维管蚂而

形成愈伤组织

培养温度:

18-22℃

愈伤组织培养超净工作台或接种箱

（3）接种到诱导生芽培养基

（4）接种到诱导生根培养基

移族认管苗培养实

脱分化：将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于18-22C的培养箱中培养。在培养过程中，

定期观察和记录愈伤组织的生长情况。

再分化：培养15〜2d后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上，将其转接到诱导生根

的培养基上，进一步诱导形成试管苗。

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4.结果分析与评价

（1）接种3〜4d后，检查外植体的生长情况，统计有多少外植体被污染，有多少能正常生.长，试

分析它们被污染的原因。

用于植物组织培养的培养基同样适合某些微生物的生长，如一些细菌、真菌等的生长。培养物一旦

受到微生物的污染，就会导致实验前功尽弃，因此要进行严格的无菌操作。导致外植体被污染的原

因可能有：培养基、接种工具灭菌不彻底；外植体消毒不彻底；操作过程不符合无菌操作要求等。

（2）你培养出愈伤组织了吗？如果培养出来了，从刚接种的外植体到长出愈伤组织经历了多少天？

这些愈伤组织进一步分化出芽和根了吗？

观察实验结果，看看是否培养出了愈伤组织，记录多长时间长出了愈伤组织。从刚接种的外植体到

长出愈伤组织•般需要2周左右的时间。统计更换培养基后愈伤组织进•步分化成芽和根治比例和

时间。

（3）观察外植体的分化情况，填好结果记录表，并及时分析结果。

做好统计和对照，填好结果记录表，培养严谨的科学态度。从实验的第一步开始就要做好实验记录，

可以分组配制不同的培养基，如诱导愈伤组织的培养基、诱导生芽的培养基等，还可以进行不同配

方的比较。

（4）你培育的幼苗移栽到露地后，能够正常生长吗？

生根苗移栽技术的关键是既要充分清洗根系表面的培养基，又不能伤及根系。•般使用无土栽培的

办法。培养基质要提前消毒，可以向培养基质喷洒质量分数为5%的高镒酸钾，并用塑料薄膜覆盖

12h。掀开塑料薄膜24h后才能移栽。新移栽的组培苗要在温室过渡几天，待其长壮后再移植到大

田或盆中。可以在课后统计移栽的成活率，看看移栽是否合格。

5.进一步探究

（5）若想探究牛.长素与细胞分裂素的使用比例对植物组织培养的影响，则应如何设计对照实验？

①空白对照：不加任何激素；

②实验组1：生长素用量与细胞分裂素用量的比值等于1;

③实验组2：生长素用量与细胞分裂索用量的比值大于1：

④实验组3：生长素用量与细胞分裂素用量的比值小于I。

特殊的植物组织培养——花药离体培养：该过程涉及的生殖方式是有性生殖，经秋水仙素加倍之后,

获得的植株一般为纯合子。

（三）植物体细胞杂交技术

教师利用课件展示“番加一马铃薯”的想象图，并介绍科学家以此进行的实验探究，通过这个实

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例，引出植物体细胞杂交的概念。

总结植物体细胞杂交的概念：

植物体细胞杂交是指将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培

育成新植物体的技术。

展示植物体细胞杂交过程示意图，让小组之间互相讨论以下问题，并得出答案：

植物细B8A原生质体A

融合原

植物细胞B原生质体B生质体

植物细胞融合植物组织培养

植物体细胞杂交过程示意用

L在进行植物体细胞杂交时，为什么要去除细胞壁？去除细胞壁的方法是什么？

细胞壁阻碍着细胞间的杂交（阻碍了原生质体间的融合）

酶解法

2.诱导融合的方法有哪些？

物理法（电融合法、离心法）和化学法（聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+・高pH融合法）

3.若只考虑两两融合，融合后的原生质体有哪些类型？所需的类型是什么？用什么方法可以得到所

需类型？

4.植物体细胞杂交完成的标志是什么？再生出新的细胞壁

5.得到杂种细胞后再如何操作才能得到杂种植株？

学生通过阅读教材第36-38页的内容，小组之间互相交流，并得出答案。

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教师根据学生的问答，进行适当的补充，纠错。

通过讨论、交流，培养学生的团队合作精神，锻炼学生的思维。

知识梳理：

1.概念：植物体细胞杂交是指将不同来源的植物体细胞，在•定条件下融合成杂种细胞，并把杂种

细胞培育成新植物体的技术。

2.过程：植物细胞融合、植物组织培养。

3.去除细胞壁的方法：酶解法。

（1）所用酶：纤维素酶和果胶酶。

（2）去壁的原因：细胞壁阻碍了原生质体间的融合（阻碍着细胞间的杂交）。

4.原生质体间的融合（关键环节）

（1）原理：细胞膜具有一定的流动性。

（2）诱导融合的方法：物理法（电融合法、离心法）和化丝法（聚乙二醵（PEG）融合法、高

Ca2+・高pH融合法）。

5.植物细胞融合和植物体细胞杂交完成的标志

（I）植物细胞融合完成的标志：再生出新的细胞壁。

（2）植物体细胞杂交完成的标志：培育成新植物体。

6.实例：白菜一甘蓝、普通小麦一长穗偃麦草等。

7.意义：植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等方面展示出

独特的优势。

四、板书设计

2.1.1植物细胞工程的基本技术

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概念

的

细胞

组织

植物

性

全能

术

培养技

植物细原因

胞工程

的基本

技术

细胞