“菊花的組織培養(yǎng)”教學(xué)設(shè)計

魏長杰

一、教學(xué)設(shè)計思想

在實踐當(dāng)中利用植物的組織培養(yǎng)技術(shù)，不但能實現(xiàn)植物優(yōu)良品種的快速的大量的繁殖，還能培養(yǎng)出不含病毒的植物幼苗，從而實現(xiàn)植物的連續(xù)快速生產(chǎn)，縮短育種周期等。下面主要講述初步掌握植物組織培養(yǎng)的基本操作原理及基本操作技術(shù)。

為體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，培養(yǎng)學(xué)生的參與意識，在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)“植物組織培養(yǎng)的基本過程”時以案例開始，通過學(xué)生的閱讀進行資料的收集與整理，從而提煉歸納出基本概念和基本操作流程。同樣這種思想在“影響植物組織培養(yǎng)的因素”中也得到了體現(xiàn)。所不同的是，這部分內(nèi)容鼓勵學(xué)生積極思考與討論，發(fā)表自己的見解，學(xué)會在合作中學(xué)習(xí)，在合作中提高。關(guān)于“實驗操作”部分，由于學(xué)校缺少這方面的儀器與設(shè)備，而且本課題耗時太長（近一個月），不好實際操作，就借助錄像資料短片進行教學(xué)，效果也還好。

二、教學(xué)目標(biāo)

1.知識目標(biāo)：識記細(xì)胞分化、脫分化、再分化的概念；說明植物組織培養(yǎng)的基本原理；了解植物組織培養(yǎng)的基本技術(shù)操作流程。

2.能力目標(biāo)：充分利用提供的材料，培養(yǎng)學(xué)生快速閱讀并收集和分析資料的能力，促使學(xué)生綜合能力的提高。發(fā)揮學(xué)生的積極性、自覺性和創(chuàng)造性，引導(dǎo)他們進行科學(xué)實驗的探究。

3.情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)：結(jié)合生產(chǎn)生活實際，通過學(xué)習(xí)植物組織培養(yǎng)技術(shù)，激發(fā)學(xué)生熱愛自然、熱愛科學(xué)的興趣與熱情，砥礪科學(xué)精神，端正科學(xué)態(tài)度，提高學(xué)生的綜合實踐能力。

三、教學(xué)重點與難點

重點：植物組織培養(yǎng)的基本原理和植物組織培養(yǎng)過程中使用的無菌技術(shù)。

難點：植物組織培養(yǎng)過程中使用的無菌技術(shù)。

四、教學(xué)過程

1.創(chuàng)設(shè)情景，導(dǎo)入新課

馬鈴薯的塊莖能夠發(fā)芽生根，秋海棠的葉片能夠長成新的植株。自然界的這些現(xiàn)象促使科學(xué)家去思考、解釋。植物的體細(xì)胞或一小部分組織也能像受精卵那樣發(fā)育為新的個體嗎？這節(jié)課我們就來探究這一問題。

2.目標(biāo)展示，明確任務(wù)

以菊花的組織培養(yǎng)為例，這節(jié)課我們來完成以下學(xué)習(xí)目標(biāo)：

（1）說明植物組織培養(yǎng)的基本原理；

（2）識記細(xì)胞分化、脫分化、再分化的概念；

（3）了解植物組織培養(yǎng)的基本技術(shù)操作流程。

請大家快速閱讀課本32頁的內(nèi)容，嘗試解決以上三個問題。

3.檢查提問，知識點撥

(學(xué)生自學(xué)后小組討論，五分鐘后邊提問邊探討深入)

師：什么是植物細(xì)胞的全能性?

生：已分化的植物細(xì)胞仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能。

師：很好。那么，植物細(xì)胞全能性的物質(zhì)基礎(chǔ)是什么呢？

生：生物體的每一個細(xì)胞都含有本物種所特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成完整個體所必需的全套基因。

師：你認(rèn)為植物組織培養(yǎng)的理論依據(jù)是什么？

生：植物細(xì)胞的全能性。

師：好。既然每一個細(xì)胞的遺傳物質(zhì)一樣，為什么在以后的發(fā)育過程中逐漸在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能等方面出現(xiàn)了差異？這是一種什么現(xiàn)象？

生：是細(xì)胞的分化。植物個體發(fā)育過程中，細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上都會出現(xiàn)穩(wěn)定性的差異，形成這些差異的過程叫做細(xì)胞的分化。細(xì)胞分化的實質(zhì)是特定基因在一定的時間和空間選擇性表達的結(jié)果。

師：細(xì)胞分化后細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)并不發(fā)生改變，但形成不同的RNA和蛋白質(zhì)。因此細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能變得不一樣。通過閱讀資料，你能總結(jié)出脫分化的概念及脫分化所需要的條件嗎？

生甲：由高度分化的植物組織或細(xì)胞產(chǎn)生愈傷組織的過程，稱為植物細(xì)胞的脫分化，或者叫去分化。

生乙：脫分化所需要的條件有營養(yǎng)物質(zhì)如水、無機鹽、植物激素、特殊有機小分子等。

生丙：還需要適宜的PH值、溫度、光照等條件。

生丁：還需要將植物組織或細(xì)胞進行脫離母體處理以及整個操作過程的無菌技術(shù)。

師：大家答的非常全面，非常好。那么誰能說說離體組織或細(xì)胞脫分化后形成了什么？它具有怎樣的特點？

生：離體的組織或細(xì)胞脫分化后形成愈傷組織。愈傷組織的細(xì)胞排列疏松而無規(guī)則，是一種高度液泡化的呈無定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞。

師：很好。脫分化形成的愈傷組織繼續(xù)進行培養(yǎng)，又可以重新分化成根或芽等器官，這個過程叫做再分化。誰能總結(jié)植物組織培養(yǎng)的大致過程？

（一生板寫）離體的植物器官、組織或細(xì)胞→愈傷組織→芽根→植物體

師指導(dǎo)說明兩點：①用于離體的植物器官或組織片段，叫做外植體。②愈傷組織經(jīng)誘導(dǎo)先生出芽再生根，如果反過來先誘導(dǎo)生根，則生芽很困難，植物組織培養(yǎng)不易成功。

4.提出問題，啟發(fā)探究

在進行植物組織培養(yǎng)實驗時，會有哪些影響實驗成功的因素呢？閱讀課本33頁內(nèi)容，然后用簡潔精練的語言總結(jié)出至少4項影響因素。（五分鐘后，小組討論交流，組長回答）

生：我們認(rèn)為影響植物培養(yǎng)的因素有以下幾條：①植物材料的選擇；②配制適宜的培養(yǎng)基；③恰當(dāng)使用植物激素；④適宜的PH值、溫度、光照等。

師：非常好。其他小組有沒有需要補充的內(nèi)容？

生：我們認(rèn)為無菌操作是關(guān)系植物組織培養(yǎng)是否成功的關(guān)鍵。

師：很好。如果我們進行菊花的植物組織培養(yǎng)應(yīng)該選擇什么部位的材料？為什么？如果讓你自選材料，你打算選擇什么植物呢？（小組討論。2分鐘后，小組長發(fā)言）

生：應(yīng)選用菊花的未開花的莖上部新萌生的側(cè)枝。原因是該部位生長快，生理狀況好，遺傳性狀穩(wěn)定，且易脫分化，產(chǎn)生愈傷組織。如果讓我們自選材料，我們將選擇容易進行扦插或嫁接等無性繁殖的植物，如：蘆薈、月季等。

師：回答的非常好。將選取的植物材料進行消毒后接種在適宜的培養(yǎng)基上，進行脫分化誘導(dǎo)，那么進行植物組織培養(yǎng)的MS培養(yǎng)基與實驗室培養(yǎng)微生物的培養(yǎng)基在組成上有什么不同嗎？

(生回憶前面學(xué)過的內(nèi)容，進行比較得出結(jié)論)

生：微生物培養(yǎng)基以有機營養(yǎng)為主，如牛肉膏、蛋白胨固體培養(yǎng)基，而MS培養(yǎng)基則需提供大量無機營養(yǎng)并添加植物激素。

師：很好。植物激素中生長素和細(xì)胞分裂素是啟動細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵性激素。閱讀課本33頁表格及旁欄內(nèi)容，體會植物激素在植物組織培養(yǎng)中的作用。

（教師準(zhǔn)備播放錄像，2分鐘后師生觀看菊花的組織培養(yǎng)的實驗操作過程錄像約10分鐘）

師：錄像看完了，大家思考問題：為什么要對外植體進行消毒？如何消毒？在菊花的植物組織培養(yǎng)過程中師如何到無菌操作的？生甲：植物材料小、抗性差，外植體上殘留的雜菌與之爭奪營養(yǎng)并可能產(chǎn)生有害物質(zhì)，造成培養(yǎng)物死亡。

生乙：先用流水沖洗再用軟刷輕輕刷洗……

5.課堂小結(jié)，達標(biāo)練習(xí)

師：這節(jié)課我們共同探討了菊花的植物組織培養(yǎng)原理及其過程，下面我們進行5分鐘的達標(biāo)練習(xí)。5分鐘后展示學(xué)生答案并進行講評。

五、板書設(shè)計

專題三課題1——菊花的組織培養(yǎng)

1.重要概念：①細(xì)胞的全能性；②細(xì)胞分化；③脫分化；④愈傷組織；⑤再分化

2.原理

3.過程：離體的植物器官、組織或細(xì)胞→愈傷組織→芽根→植物體

六、教后反思

本節(jié)內(nèi)容多一些，但由于時間緊而且細(xì)胞全能性已經(jīng)在必修1課本中涉及過，學(xué)生不難接受和理解。本節(jié)課能體現(xiàn)自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)的教學(xué)理念，較充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位，但限于教學(xué)設(shè)備不足，難以讓學(xué)生親自進行實驗是一遺憾。