北師大版選修3現(xiàn)代生物科技專題《利用花粉管通道法將目的基因?qū)朊藁ā方虒W(xué)設(shè)計(jì)

北師大版選修3現(xiàn)代生物科技專題《利用花粉管通道法將目的基因?qū)朊藁ā方虒W(xué)設(shè)計(jì)一、背景介紹本教學(xué)設(shè)計(jì)是針對(duì)北師大版選修3現(xiàn)代生物科技專題中的“利用花粉管通道法將目的基因?qū)朊藁ā边@一內(nèi)容進(jìn)行的教學(xué)設(shè)計(jì)。現(xiàn)代生物科技是近年來科學(xué)發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域，而基因工程技術(shù)是現(xiàn)代生物科技的核心技術(shù)之一。利用基因工程技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生物體內(nèi)基因的精準(zhǔn)調(diào)控，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)生物組織與器官的改良與優(yōu)化。在此過程中特別需要掌握基因?qū)爰夹g(shù)的基本原理與操作方法。針對(duì)這一內(nèi)容，本設(shè)計(jì)將從實(shí)驗(yàn)的目的、原理、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)方法等方面對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行詳細(xì)的介紹和說明，以及對(duì)實(shí)驗(yàn)中有可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析和解決。通過本次實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以了解基因?qū)氲幕驹?，在?shí)踐操作中體驗(yàn)，加深對(duì)生物科技實(shí)踐操作的認(rèn)識(shí)。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^本實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)如下目的：理解基因?qū)氲幕驹?；掌握花粉管通道法?duì)棉花進(jìn)行基因?qū)氲牟僮骷夹g(shù)；了解常見的轉(zhuǎn)基因材料及其特性；學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)記錄和結(jié)果分析的方法。三、實(shí)驗(yàn)原理基因?qū)胧腔蚬こ碳夹g(shù)的核心內(nèi)容之一，基因?qū)敕椒ǖ脑砗喴爬閷?gòu)建好的載體轉(zhuǎn)入到目標(biāo)細(xì)胞中，然后令它在細(xì)胞內(nèi)差異性地表達(dá)。常用的基因?qū)爰夹g(shù)有基因槍法、化學(xué)法、電轉(zhuǎn)法和冷凍法等多種。本次實(shí)驗(yàn)將采用花粉管通道法進(jìn)行棉花的基因?qū)耄湓硎菍⒛繕?biāo)基因構(gòu)建的質(zhì)粒載體直接轉(zhuǎn)化到棉花花粉管內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)棉花目標(biāo)基因的導(dǎo)入。四、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備將載體質(zhì)粒進(jìn)行線性化處理，獲取純凈的DNA片段；制備轉(zhuǎn)基因棉花一次培養(yǎng)基，并加入激發(fā)劑，通過調(diào)整pH值來使其接近于中性；環(huán)氧乙烷處理培養(yǎng)器和工作臺(tái)，制備相關(guān)試劑；實(shí)驗(yàn)步驟將處理過的花粉和獲取的質(zhì)粒DNA片段混合。這種質(zhì)粒常被用于穩(wěn)定地表達(dá)目的基因，而花粉則被廣泛用于植物基因轉(zhuǎn)化研究中，很容易地被轉(zhuǎn)化；將花粉管切割成適當(dāng)?shù)拈L度，并浸入混合液中；將浸入混合液中的花粉長期膨脹，之后便會(huì)捕獲質(zhì)粒，然后帶著其進(jìn)入花粉管內(nèi)部；通過顯微鏡觀察細(xì)胞的基因表達(dá)情況，根據(jù)現(xiàn)有條件和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行試驗(yàn)優(yōu)化；生長剛被改造過的棉花植物。實(shí)驗(yàn)后處理固定棉花植物的形態(tài)特征和細(xì)胞特征，例如葉子形狀、細(xì)胞結(jié)構(gòu)、花形，表明目標(biāo)基因是否被表達(dá)；對(duì)棉花植物的細(xì)胞進(jìn)行PCR擴(kuò)增，以檢測目的基因在棉花細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)情況；五、實(shí)驗(yàn)材料載體質(zhì)粒；花粉；棉花；轉(zhuǎn)基因培養(yǎng)基；PCR擴(kuò)增試劑盒；花粉管。六、實(shí)驗(yàn)方法制備轉(zhuǎn)化材料：線性化的載體質(zhì)粒和花粉。制備轉(zhuǎn)基因棉花一次培養(yǎng)基，滴入適量花粉，并通過針頭將花粉吸入花粉管內(nèi)。處理好每一個(gè)花粉管，使其較長，讓其能夠在某個(gè)位置穩(wěn)定。在花粉管顯微鏡下觀察每一個(gè)花粉管與花粉處理的情況，并進(jìn)行試驗(yàn)優(yōu)化。更換滴管并調(diào)整培養(yǎng)基pH值，以達(dá)到最佳轉(zhuǎn)化效果。生長被改造的棉花植物。對(duì)棉花植物進(jìn)行形態(tài)特征和細(xì)胞特征的固定和檢測，以檢測目的基因是否被表達(dá)。七、教學(xué)評(píng)估通過學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作記錄以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)估。評(píng)估內(nèi)容主要包括以下兩個(gè)方面：評(píng)估學(xué)生是否理解基因?qū)氲脑聿⑶夷軌颡?dú)立進(jìn)行基因?qū)雽?shí)驗(yàn)；評(píng)估學(xué)生實(shí)驗(yàn)后對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析能力和實(shí)驗(yàn)記錄的規(guī)范性。八、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)工作時(shí)一定要佩戴好個(gè)人防護(hù)裝備，特別是手部和眼睛；實(shí)驗(yàn)前對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備以及實(shí)驗(yàn)試劑進(jìn)行全面指導(dǎo)，保證