【正文】 基因連接到受體生物的DNA上，這樣受體生物就有了我們所需要的性狀。如ADP葡萄糖焦磷酸化酶是合成淀粉的關(guān)鍵物質(zhì)，把大腸桿菌的ADP葡萄糖焦磷酸化酶基因?qū)氲今R鈴薯中， 馬鈴薯塊莖的淀粉含量即可提高20%以上。目前農(nóng)業(yè)上基因工程取得的成果主要有：轉(zhuǎn)基因的抗病植物：病毒病是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的主要病害之一，每年植物病毒病給我國的糧食作物、經(jīng)濟作物造成的損失很大，僅煙草番茄兩種作物的損失就超過億元以上，目前還沒有有效的藥物來防治病毒病。利用基因工程技術(shù)把病毒的外殼蛋白基因?qū)氲街参锛毎校殉晒Φ孬@得了抗病毒的植物。在這種植物體內(nèi)，病毒侵染之后的繁殖速度大大下降，從而減輕病毒病的癥狀，或推遲病毒病的發(fā)生時間。目前幾年我國已獲得的抗病毒作物種類有煙草、馬鈴薯、黃瓜、番茄等等，抗細菌、真菌病害的轉(zhuǎn)基因植物也在積極研究之中。轉(zhuǎn)基因的抗蟲植物：Bt是種常用的生物農(nóng)藥，其重要成分是蘇云金桿菌中的毒蛋白，它可以殺死害蟲。當(dāng)人們把這種毒蛋白的基因轉(zhuǎn)移到棉花中后，棉花就可在葉子里自己合成毒蛋白，進而殺死棉鈴蟲，這就是人們常說的抗蟲棉，它不用使用農(nóng)藥，省時省工，而且降低了環(huán)境污染。1998年我國的抗蟲棉種植面積已超過10萬畝，取得了很好的經(jīng)濟和社會效益。除此之外，美國孟山都公司還用相似的方法育成了抗玉米螟玉米。轉(zhuǎn)基因的抗蟲水稻、抗蟲煙草、抗蟲番茄也已培育成功，預(yù)計不久的將來這些轉(zhuǎn)基因作物即可在生產(chǎn)中大面積運用。轉(zhuǎn)基因的耐貯番茄：乙烯是一種植物激素，它可以促進植物的果實成熟，科學(xué)家們通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)，使番茄在果實中形成一種抑制乙烯合成的酶，乙烯的合成量大大降低，番茄不能正常轉(zhuǎn)色軟化，大幅度延長了貯存期。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)利用該項技術(shù)育成的番茄品種已通過品種審定，目前正在生產(chǎn)中推廣?，F(xiàn)在人們利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)育成的轉(zhuǎn)基因植物可說是多種多樣，如抗除草劑的水稻、大豆、棉花、煙草、油菜、番茄、馬鈴薯、甜菜、花椰菜，轉(zhuǎn)基因的雄性不育油菜，高氨基酸含量的馬鈴薯，抗寒番茄等等。轉(zhuǎn)基因動物：動物轉(zhuǎn)基因技術(shù)目前研究最多的是轉(zhuǎn)生長激素基因，人們發(fā)現(xiàn)，將人的生長激素基因轉(zhuǎn)移到小鼠身上，小鼠會奇跡般地長大，體重可達到普通小鼠的兩倍；科學(xué)家們正試圖將人的生長激素基因轉(zhuǎn)移到牛、羊、豬、魚的身上，以期它們長得更快更大。藥用蛋白是一類十分昂貴的藥品，荷蘭科學(xué)家把編碼人的人乳鐵蛋白基因轉(zhuǎn)移到牛的身上，并從牛奶里提取出了大量的人乳鐵蛋白，大大降低了該藥物的生產(chǎn)成本，一頭牛就如同一個制藥廠?；蚬こ坛苯痈牧紕又参锲贩N外，它對農(nóng)業(yè)還有一些間接起作用的例子，如作物凍害多數(shù)是由植物體內(nèi)的水分結(jié)成冰晶造成的，形成冰晶的一個先決條件就是植物表面要附有大量的冰核細菌，如丁香假單胞菌、熒光假單胞菌等，假若通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)將具有冰核基因的丁香假單胞菌和熒光假單胞菌變?yōu)楸嘶蛉笔е?，將它們噴到作物上即可起到預(yù)防凍害的作用。第四章 細胞工程一、 教材分析 本節(jié)是高中生物選修3第二章第一節(jié)，是本章的一個概述。本節(jié)的內(nèi)容包括細胞工程的發(fā)展、細胞工程的基本技術(shù)以及細胞工程的應(yīng)用三個部分。二、教學(xué)目標(biāo)掌握植物細胞與組織培養(yǎng)技術(shù)、細胞融合技術(shù)、細胞核移植技術(shù)、染色體工程等。了解細胞融合的方法。舉例說出細胞工程在遺傳育種、生產(chǎn)藥品、食品等方面的應(yīng)用。三、重點難點重點落實方案重點簡述細胞工程的基本技術(shù)；舉例說出細胞工程的應(yīng)用難點難點簡述細胞工程的基本技術(shù)突破方法：以問題作為引導(dǎo)，使學(xué)生對相關(guān)的概念進行小知識點的分解，加強理解與記憶。同時配以相關(guān)的練習(xí)，做到講練結(jié)合，從而突破難點。四、教法、學(xué)法在本節(jié)的學(xué)習(xí)中仍遵循“先學(xué)后教，當(dāng)堂訓(xùn)練”的教學(xué)方法。教法，列出預(yù)習(xí)提綱，布置預(yù)習(xí)作業(yè)。，根據(jù)預(yù)習(xí)情況提出問題，在教師的誘導(dǎo)下，分析問題，最終得出結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生勤于思考的習(xí)慣，掌握善于思考的方法。●教學(xué)建議，由學(xué)生閱讀、討論后解答，最后教師總結(jié)，體現(xiàn)學(xué)生在課堂上的主體地位。學(xué)法通過必修1到必修3的學(xué)習(xí)，學(xué)生已具備了細胞的結(jié)構(gòu)、動植物細胞的比較、花藥離體培養(yǎng)技術(shù)、克隆及染色體的結(jié)構(gòu)與功能等相關(guān)知識，為本節(jié)的學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。但是由于學(xué)習(xí)的時間較長，學(xué)生遺忘嚴重，教師應(yīng)當(dāng)在課前提醒學(xué)生對相關(guān)知識進行復(fù)習(xí)。另外，學(xué)生在閱讀時要對應(yīng)教師所提出的問題有目的的去分析，將教材內(nèi)容細化。五、課時安排：2課時第一課時：回眸歷史、細胞工程的基本技術(shù)第二課時：細胞工程的應(yīng)用六、教學(xué)過程設(shè)計第一課時【自學(xué)指導(dǎo)一】2分鐘閱讀課本39頁回眸歷史——細胞工程的發(fā)展，結(jié)合課本圖文信息用1分鐘時間填寫《名師伴你行》17頁預(yù)習(xí)新起點 一 細胞工程的發(fā)展?！井?dāng)堂訓(xùn)練一】名師18頁例即講即練1（這一知識點較簡單，學(xué)生閱讀完后即可掌握，且課本中每個例子配有相應(yīng)圖片，可提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣）【自學(xué)指導(dǎo)二】閱讀教材P40第12段內(nèi)容3分鐘，嘗試理解并識記細胞工程的概念和分類。并從以下幾點進行分析與討論：操作水平：細胞水平和細胞器水平操作條件（環(huán)境）：體外無菌條件操作技術(shù)：植物細胞與組織培養(yǎng)、細胞融合技術(shù)、細胞核移植技術(shù)、染色體工程等目的：按照人們的意愿改造細胞的生物學(xué)特性結(jié)果：改良生物品種、創(chuàng)造新品種和加速繁育生物個體，獲得某些有用的細胞代謝產(chǎn)物分類：（此處均為課本知識點，解答難度較低，可由學(xué)生回答并進行相應(yīng)的補充。）【自學(xué)指導(dǎo)語三】閱讀教材P40第34段及知識海洋5分鐘，回答下列問題：簡述植物細胞與組織培養(yǎng)技術(shù)的過程。說出細胞融合技術(shù)的概念。常用的促融合方法有哪些？促融合因子有哪些？分別有什么優(yōu)缺點？動物細胞融合與植物細胞融合有什么差異？ 為什么？后教環(huán)節(jié)： 植物細胞與組織培養(yǎng)技術(shù)（1） 依據(jù)原理：植物細胞的全能性（全能性的概念學(xué)生在必修1第五章第二節(jié)已經(jīng)學(xué)習(xí)過，且在第二節(jié)中也有介紹，此處可簡單回憶）（2） 培養(yǎng)對象：離體的植物組織或細胞（3） 培養(yǎng)條件：體外無菌條件和必要的生長條件（4） 培養(yǎng)目的：使離體植物細胞或組織生長、增值、分化，形成新的組織、器官和個體的技術(shù) 細胞融合技術(shù)（1） 融合原理：細胞膜的流動性（結(jié)構(gòu)特性）（2） 融合對象：2個或多個不同細胞（3） 促融合方法：生物法（病毒誘導(dǎo)融合法）；化學(xué)法（聚乙二醇誘導(dǎo)融合法、高濃度鈣離子等）；物理法（電場誘導(dǎo)融合法）（4） 融合結(jié)果：形成雜種細胞（5） 融合過程：2個或多個不同細胞的質(zhì)膜發(fā)生粘連、破裂→細胞質(zhì)發(fā)生融合→發(fā)生核融合→形成雜種細胞（拓展：融合后的細胞為異源多倍體，具有原融合細胞的全部遺傳物質(zhì)，其染色體數(shù)目為原融合細胞染色體數(shù)目之和，且原融合細胞的性狀在雜交細胞培育的后代中均可顯現(xiàn)）【自學(xué)指導(dǎo)語四】閱讀教材P41 3分鐘，說出細胞核移植技術(shù)的概念和染色體工程的概念。 細胞核移植技術(shù)（1） 概念：細胞核移植技術(shù)是將一個細胞的細胞核轉(zhuǎn)移到另一個去除細胞核的細胞中去，從而使受體細胞獲得新的遺傳信息，產(chǎn)生新的生命現(xiàn)象的技術(shù)。（2） 處理方法：用微吸管把一個細胞中的細胞核吸出后直接轉(zhuǎn)移到另一個去除細胞核的細胞中（3） 供體細胞：提供細胞核（常用體細胞）（4） 受體細胞：提供細胞質(zhì)（5） 操作儀器：顯微操作儀（拓展：移植后的細胞發(fā)育成的個體的基因型與表現(xiàn)型與提供細胞核的個體一致，但也可能受到基因突變、染色體變異及細胞質(zhì)遺傳的影響） 染色體工程（1） 處理方法：消減、添加或替換同種或異種染色體（2） 目的：定向改變遺傳性狀和選育新品種（3） 應(yīng)用：用于培育抗病新品種（如多倍體育種）；也是基因定位和染色體轉(zhuǎn)移等基礎(chǔ)研究的有效手段【當(dāng)堂訓(xùn)練二】一、 細胞工程的概念應(yīng)用細胞生物學(xué)和分子生物學(xué)方法，借助工程學(xué)的試驗方法或技術(shù)，在細胞水平上研究改造生物遺傳特性和生物學(xué)特性，以獲得特定的細胞、細胞產(chǎn)品或新生物體的有關(guān)理論和技術(shù)方法的學(xué)科。 植物細胞工程原理1902年，德國植物學(xué)家Haberlandt提出了細胞全能性的假想。1934年，White首次定義為: 每個植物活細胞在合適的條件下，都有發(fā)育為胚的能力。70年代，擴大了以上定義范圍，認為：植物活細胞不但能形成胚狀體，而且能發(fā)育為完整植株。80年代初，認為：任何植物的離體細胞在人工培養(yǎng)下都具有它們母體植株的那種合成藥用成分的能力，即培養(yǎng)細胞的藥物生物合成的能力。細胞工程是生命科學(xué)領(lǐng)域的一個組成部分。就學(xué)科而言，它是涉及細胞生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)和遺傳學(xué)等多門學(xué)科的綜合科學(xué)。細胞工程以細胞培養(yǎng)技術(shù)、細胞融合技術(shù)為基礎(chǔ)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于多個學(xué)科的基礎(chǔ)研究工作以及農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥與食品等生產(chǎn)中。近年來細胞工程的開發(fā)和應(yīng)用主要集中在細胞雜交，快速無性繁殖和細胞育種等方面。細胞工程在新技術(shù)革命的浪潮中對農(nóng)業(yè)、食品等傳統(tǒng)工藝革新有著重大的影響。二、植物原生質(zhì)體的培養(yǎng)與融合1．細胞培養(yǎng)技術(shù)216。 細胞培養(yǎng)技術(shù)是指動物和植物細胞在體外無菌條件下的保存和生長。216。 即將機體內(nèi)某一組織取出，使其分散成單個細胞，在體外人工的生長條件下培養(yǎng)，使細胞生長和不斷增殖。2．細胞融合技術(shù)216。 指兩種不同親株經(jīng)酶法去除細胞壁得到兩個原生質(zhì)體，并在助融劑作用下互相凝集并發(fā)生細胞間的融合，進而導(dǎo)致基因重組，獲得新菌株。216。 其融合頻率明顯高于常規(guī)雜交數(shù)倍至幾十倍。對促進基因重組、遺傳育種、選育優(yōu)良品系，以達到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)具有重要實踐意義。三、植物細胞培養(yǎng)與次生代謝產(chǎn)物的生產(chǎn) 主要指植物細胞培養(yǎng)技術(shù)，以前稱之為植物組織培養(yǎng)，是一種將植物的組織、器官或細胞在適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)基上進行無菌培養(yǎng)技術(shù)。最常見的植物細胞培養(yǎng)技術(shù)有愈傷組織培養(yǎng)、懸浮細胞培養(yǎng)、器官培養(yǎng)、基尖分生組織培養(yǎng)、原生質(zhì)體培養(yǎng)和固體化細胞培養(yǎng)幾大類型。四、植物花粉培養(yǎng) 無菌條件下取出花藥或從花藥中取出花粉?！糜谌斯づ囵B(yǎng)基上→形成花粉胚或愈傷組織→花粉植株（單倍體）。五、植物胚胎培養(yǎng)包括成熟胚培養(yǎng)、幼胚培養(yǎng)、胚珠培養(yǎng)、子房培養(yǎng)、胚乳培養(yǎng)、試管受精等類型。1904年Hanning最早成功培養(yǎng)蘿卜和辣根的胚。 胚培養(yǎng)技術(shù)（一）離體胚培養(yǎng)：包括成熟胚及幼胚的培養(yǎng)。 植物胚胎發(fā)生過程： 原胚－－球形胚－－心型胚－－魚雷胚－－子葉胚成熟胚培養(yǎng)： 成熟胚為子葉期以后的胚，其在簡單的培養(yǎng)基上即可萌發(fā)生長。對營養(yǎng)條件要求不嚴格。 主要用來繁殖不易萌發(fā)植物，或研究胚和胚乳及子葉的關(guān)系等。幼胚培養(yǎng)： 幼胚（心形胚階段）對培養(yǎng)條件和營養(yǎng)的要求都較高。 需要多種的營養(yǎng)和適宜的培養(yǎng)條件。 影響幼胚培養(yǎng)成功的因素主要包括幼胚發(fā)育時期、培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件等胚珠和子房培養(yǎng)： 胚珠培養(yǎng)： 包括授粉胚珠和未授粉胚珠的培養(yǎng)。 1942年最早在蘭花上獲得成功，縮短了授粉到成熟的時間。 1980年成功培養(yǎng)了未授粉的非洲菊、煙草的胚珠，獲得了單倍體植株。 胚乳的培養(yǎng) 胚乳在被子植物中是雙受精的產(chǎn)物，由極核和雄配子結(jié)合成的三倍體組織。而裸子植物胚乳在受精前形成，為單倍體。僅40多種植物進行胚乳培養(yǎng)研究，20種獲得再生植株，如獼猴桃等。多存在混倍現(xiàn)象。植物人工種子植物人工種子是指通過植物組織培養(yǎng)的方法獲得的，既有正常發(fā)育能力的材料，外面寶貝特定的物質(zhì)，在適于條件下可以萌發(fā)成苗的植物幼體，也成為合成種子活日細胞種子。 第六章 植物組織培養(yǎng)技術(shù)一、植物組織培養(yǎng)的概念和意義 植物組織培養(yǎng)(Plant tissue cultre)： 在無菌條件下，把植物的外植體(器官、組織、細胞、原生質(zhì)體等)接種到培養(yǎng)基(medium)上，在人為控制的條件下，使其長成完整的植株。 外植體(explant)：把由活植物體上切取下來以進行培養(yǎng)的那部分組織或器官叫外植體。初代培養(yǎng)：外植體的第一次培養(yǎng)。繼代培養(yǎng)：第二次以上的培養(yǎng)(由轉(zhuǎn)入新的培養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng))愈傷組織(Callus) 指植物在受傷后于其傷口表面形成的一團薄壁細胞。在組織培養(yǎng)中，是指在人工培養(yǎng)基上由外植體形成的一團無序生長的薄壁細胞。二、植物組織培養(yǎng)的特點 生長周期短，繁殖率高 培養(yǎng)條件可認為控制，利于工廠化生產(chǎn) 培養(yǎng)材料經(jīng)濟，來源廣泛三、細胞分化與形態(tài)建成 單細胞的分離1．愈傷組織誘導(dǎo)不同的植物彩用不同的方法用不同的外植體誘導(dǎo)形成愈傷組織。愈傷組織反復(fù)繼代，使組織不斷增殖，提高愈傷組織的松散性。2．單細胞懸浮液的制備將愈傷組織在液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，建立懸浮培養(yǎng)物，進而通過振蕩培養(yǎng)，使愈傷組織形成細胞團，小細胞團甚至是單細胞分散培養(yǎng)物，再進一步通過細胞篩過篩得到單細胞懸液。二、單細胞培養(yǎng)的方法（一）看護培養(yǎng)法指用一塊活躍生長的愈傷組織來看護單個細胞，并使其生長和增殖的方法?？烧T導(dǎo)形成單細胞培養(yǎng)系。Muir(1954)首先用此法培養(yǎng)出煙草單細胞株。Sharp(1972)成功將此法用于番茄的花粉培養(yǎng)，誘導(dǎo)花粉形成單倍體細胞系?；静僮鞑襟E為：（1）在一個培養(yǎng)瓶中加入一定量厚的固體培養(yǎng)基，滅菌后備用。（2）在無菌的條件下，先將一小塊（1cm）活躍生長的愈傷組織接種到培養(yǎng)基上，再在愈傷組織塊上放一片（1cm178。）已滅菌的濾紙，然后放置一個晚上。（3）將分離出的單個細胞接種到培養(yǎng)基的濾紙上。（4）恒溫培養(yǎng)。此法簡便易行，效果好，易于成功。但是不能在顯微鏡下直接觀察細胞的生長過程。 微室培養(yǎng)法即將細胞培養(yǎng)在很少量的培養(yǎng)基中。在培養(yǎng)過程中可以連續(xù)進行顯微觀察，將一個細胞的生長、分裂和形成細胞團的全部過程記錄下來。 （二）微室培養(yǎng)法（1）微室內(nèi)不能有氣泡。（2）最好微室的厚度不要超過20微米，蓋玻片 ～。（3）觀察時要保持溫度和培養(yǎng)時的一致。（三）平板培養(yǎng)法是將單個細胞與融化的瓊脂培養(yǎng)基均勻混合后平鋪一薄層在培養(yǎng)皿底上的培養(yǎng)方法。該方法是Bergmann(19