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细胞工程实验教学大纲(2016)
 

 

细胞工程大实验

Experiment of Cell Engineering

 

一、课程基本信息 

  时:90

  分:3.0

考核方式:考查,平时成绩占总成绩的30%

中文简介:细胞工程是一门以组织和细胞的离体操作为基础的实验操作性很强的新兴学科,是现代生物技术的重要组成部分,同时也是现代生物学研究的重要技术工具,近年来发展迅速。不论在细胞生物学的基础理论方面还是在实际应用方面,都取得了很多具有重大意义的研究成果。回顾细胞工程发展历程,可以看到其取得的每项重要进展,都与研究方法的改进或实验技术的革新有直接关系。目前世界上所有以改良作物、培育新品种为目标的生物工程实验室,不但都建立了植物组织和细胞培养等离体无菌操作技术,而且十分重视研究和发展植物离体操作的新方法和新技术。

细胞工程大实验是生物科学研究中的一门重要的实验技术方法,是生物类本科专业学生必备的基本实验技术之一。该课程主要介绍细胞工程特别是植物细胞工程的基本实验技术及其原理与方法,包括:培养基配制、灭菌及无菌操作技术、无病毒苗培育、植物快速繁殖、幼胚培养、花药及花粉培养、细胞培养、原生质体培养、体细胞杂交及植物遗传转化等。本课程实验内容的安排遵循从易到难,循序渐进的原则,既有基本操作性实验,也有综合性实验,既有一般基础性实验,也有设计性实验,既有传统实验教学模式,也有半开放性实验模式。教师课堂重点讲授实验原理和方法,操作要点以及应用与意义,演示关键操作方法,整个实验系统包括从试剂的配制全部由学生独立完成。课程强调学生通过实验培养独立获取知识和技能的能力以及综合分析和创新能力。

二、教学目的与要求

本课程为生物技术专业必修课和生物科学专业的选修课。通过本课程的学习,不仅使学生加深理解和巩固植物器官、组织及其细胞离体培养的原理与技术等理论知识,同时使学生切实掌握植物细胞工程的基本实验操作技能,学会正确使用常规仪器和观察记录实验结果,并能对实验结果进行分析讨论,初步掌握综合运用已学实验技术方法设计简单实验,培养学生独立思考、综合分析、科学思维以及创新能力。在教学过程中,加强对学生进行科学素质和良好的实验室工作习惯的训练,使学生逐步养成在科学工作中严肃的态度、严格的要求、严密的方法和严谨的作风以及相互协作的团队精神,为从事生物学领域的相关研究及其与细胞工程有关的生物技术产业,以及进一步从事分子水平上定向改良植物性状,培育植物新品种的研究奠定良好的理论和技术基础。同时,学生还可以全面了解细胞工程与现代生物技术的关系;了解细胞工程的发展与相关学科的联系;了解细胞工程在现代世界经济中的潜力。

实验一  玻璃器皿、用具和器械的洗涤和灭菌以及实验室安全

1.掌握正确洗涤玻璃器皿、用具的方法,使之达到实验的要求;

2.掌握正确使用高压灭菌锅的方法,并对玻璃器皿、用具和器械的进行正确的灭菌。

3.认识实验室安全管理及操作的重要性。

实验二  培养基母液的配制 

1.掌握1/10000精度分析天平和电子天平的使用方法;

2.掌握正确配置培养基母液,包括药品的溶解、混药的顺序的方法。

实验三  培养基的配制 

1.掌握培养基的配制方法;

2.掌握正确分装培养基及封培养瓶的方法;

3.掌握培养基的正确灭菌方法。

实验四  培养材料灭菌和接种 

1.掌握外植体预处理、消毒的基本方法;

2.掌握无菌操作技术。

实验五  愈伤组织的诱导与继代

1.学习利用植物外植体诱导愈伤组织的方法。

2.掌握愈伤组织的诱导和继代的方法。

实验六  愈伤组织的分化和生根

1.了解愈伤组织再分化的原理;

2.掌握愈伤组织分化和生根的方法。

实验七  悬浮细胞系的建立及胚状体的诱导

1.了解植物悬浮细胞培养过程,掌握悬浮细胞系起始建立和继代的方法;

2.学习和掌握植物细胞悬浮培养物胚状体诱导的基本方法和过程。

实验八  原生质体游离与培养

1.学习和掌握利用酶解法脱除植物细胞壁,获得原生质体的方法;

2.学习和掌握原生质体培养的方法。

实验九  植物原生质体融合

1.学习掌握诱导原生质体融合的技术方法;

2.了解植物体细胞杂交技术的原理和应用。

实验十  植物快速无性繁殖

1.学习植物快速繁殖的方法;

2.进一步领会植物快速繁殖的实际意义。

实验十一  花药培养技术

1.学习和掌握利用花药作为外植体进行离体培养的方法;

2.进一步领会单倍体育种的实际意义。

实验十二  幼胚培养技术

1.学习和掌握幼胚培养的一般方法;

2.进一步领会幼胚培养技术的实际意义。

实验十三  成熟胚培养技术

1.掌握成熟胚培养的一般方法;

2.进一步理解和掌握胚培养技术的方法和意义。

实验十四  植物遗传转化技术

1.了解根癌农杆菌介导法的基本原理和一般步骤;

2.掌握农杆菌介导植物遗传转化的基本操作技术;

3.了解影响农杆菌转化效率的一些因素。

三、教学方法与手段

    采用讲授、提问、演示、学生自己动手实验进行验证以及总结与讨论等教学方法与手段。

四、 教学内容及目标

 

  教学内容 

教学目标

学时分配

第一章  玻璃器皿、用具和器械的洗涤和灭菌以及实验室安全

 

3

重点与难点: 不同器皿、用具的洗涤方法和要求以及灭菌方法和注意事项;实验室的安全管理

掌握洗涤实验用具和高压灭菌的正确方法

 

衡量学习是否达到目标的标准: 能正确洗涤实验用品和正确使用高压锅灭菌

 

 

实验二  培养基母液的配制  

 

6

    重点与难点:分析天平、电子天平的使用方法以及注意事项;大量元素、微量元素、有机元素、激素等母液的配制方法。

掌握培养基母液的配置方法

 

    衡量学习是否达到目标的标准:能正确进行培养基母液的配制。

 

 

实验三  培养基的配制

 

3

    重点与难点: 培养基配置、分装、灭菌的方法

掌握培养基的配置和灭菌方法

 

    衡量学习是否达到目标的标准: 能正确进行培养基的配制。

 

 

实验四  培养材料灭菌和接种

 

6

    重点与难点: 不同外植体的消毒方法比较;无菌接种的基本过程和注意事项

掌握外植体预处理、消毒和接种的方法和基本过程

 

    衡量学习是否达到目标的标准: 能正确进行培养材料的灭菌与接种

 

 

实验五  愈伤组织的诱导与继代

 

6

   重点与难点: 愈伤组织的诱导与继代

衡量学习是否达到目标的标准:能进行不同植物材料的愈伤组织诱导与继代

掌握愈伤组织诱导和继代的方法;

掌握对培养材料进行正确的观察和分析

 

实验六  愈伤组织的分化和生根

 

6

    重点与难点: 愈伤组织的分化以及不同材料的生根方法

掌握愈伤组织分化和生根的方法

 

    衡量学习是否达到目标的标准: 能通过培养基的优化更好地进行不同材料愈伤组织的分化和生根

 

 

实验七  悬浮细胞系的建立及胚状体的诱导

 

12

重点与难点:悬浮系的建立和继代的方法;悬浮培养细胞的形态观察、活力和生长量测定;悬浮培养物胚状体的诱导。

掌握悬浮细胞系建立和继代以及悬浮培养物胚状体诱导的方法

 

    衡量学习是否达到目标的标准:能成功建立悬浮细胞系以及胚状体的诱导和观察

 

 

实验八  原生质体游离与培养 

 

6

重点与难点: 原生质体分离、培养以及活力的测定;血球计数板的使用以及原生质体的计数。

掌握原生质体游离与培养的方法;

掌握血球计数板的使用方法。

 

    衡量学习是否达到目标的标准: 能成功地进行原生质体游离、培养以及生长状况观察

 

 

实验九  植物原生质体融合

 

6

    重点与难点: 原生质体融合的原理和方法;原生质体融合的一般步骤以及注意事项。

掌握原生质体融合的基本方法

 

    衡量学习是否达到目标的标准: 能以PEG融合方法获得原生质体融合体

 

 

实验十  植物快速无性繁殖

 

6

    重点与难点: 植物快速繁殖建立的程序衡量学习是否达到目标的标准: 能通过组织培养的方式进行不同植物的快速繁殖

掌握植物快速繁殖方案的设计;

了解建立植物工厂化生产的程序。

 

实验十一  花药培养技术

 

6

    重点与难点: 花药的预处理与灭菌;花药与花粉培养的一般操作过程以及注意事项。

掌握花药、花粉培养的基本程序

 

    衡量学习是否达到目标的标准:能通过花药培养获得单倍体植株

 

 

实验十二  幼胚培养技术

 

6

    重点与难点: 幼胚培养的一般操作过程以及注意事项

掌握幼胚培养的基本程序

 

    衡量学习是否达到目标的标准:能通过幼胚培养技术获得再生植株

 

 

实验十三  成熟胚培养技术

 

6

    重点与难点: 成熟胚培养的一般操作过程以及注意事项。

掌握成熟胚培养的基本方法

 

    衡量学习是否达到目标的标准:能通过成熟胚的培养获得再生植株

 

 

实验十四  植物遗传转化技术

 

12

    重点与难点: 农杆菌介导法转化植物的基本方法和程序。

掌握农杆菌介导植物转化的基本程序

 

    衡量学习是否达到目标的标准:能通过农杆菌介导方法获得转基因植株

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

五、推荐教材和教学参考资源 

1.姜玲.园艺植物组织培养实验指导书.科学出版社,1992 

2.傅荣昭,孙勇如,贾士荣.植物遗传转化技术手册.中国科学技术出版社,1994

3.孙敬三,桂耀林.植物细胞工程实验技术.科学出版社,1995

4.梁红编.应用植物学.广东高等教育出版社,1996

5.许智宏,卫志明.植物原生质体培养和遗传操作.上海科学技术出版社,1997

6.王关林,方宏筠.植物基因工程原理与技术.北京科学出版社,1998

7.潘瑞炽等.植物组织培养.广东科学技术出版社, 2001

8.周维燕.植物细胞工程原理与技术.中国农业大学出版社,2001

9.朱德蔚主编,植物组织培养与脱毒快繁技术.中国科学技术出版社,2001   

10.谢从华,柳俊.植物细胞工程,高等教育出版社,2004

11.周玲艳等细胞工程实验指导.校内自编教材,2006

 

   

         

大纲修订人:周玲艳                       修订日期:2016.10.12

 

大纲审定人:                             审定日期: