《杂交育种与诱变育种》教案

《第一节杂交育种与诱变育种》教学设计榆社中学高一生物组赵晓菲【设计理念】根据高中生物课程标准的四个基本理念,高中生物学教学重在提高学生的生物科学素养,倡导探究性学习,培养学生的创新精神和实践能力。新课程对生物学教师和生物学教学都提出了新的要求，面对新课程，生物学教师要通力打造一个融启发性、创造性、自主性、交互性于一堂的生物课堂教学氛围。在生物学教学中，如何贯彻并达成新课程倡导的教学理念呢？在教学中认真落实主体性教学，注重课堂动态生成变资源的开发与利用,以切实提高学生的科学探究能力，训练学生科学的思维方法。【教学目标】1、知识与技能(1)简述杂交育种和诱变育种的概念，举例说明杂交育种和诱变育种方法的优点和不足。（简述杂交育种和诱变育种的作用及其局限性。）(2)举例说明杂交育种、诱变育种在生产中的应用。(3)讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。(4)总结杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种异同点。2、过程与方法(1)尝试将你获得信息用图表、图解的形式表达出来。(2)运用遗传和变异原理,解决生产和生活实际中的问题。3、情感态度和价值观(1)讨论从杂交育种到基因工程这一科技发展历程中，科学、技术和社会的相互作用。(2)通过对我国杂交育种和诱变育种成果的了解，关注我国的育种技术的发展及在国际上的竞争能力，认同育种技术的改进对解决粮食危机等问题的重要性。(3)体会科学技术在发展社会生产力、推动社会进步等方面的巨大作用。【教材分析】本节在学习生物遗传变异的基础知识、了解遗传变异基本规律的基础上，而且生物育种知识是高中生物新课程教学中的重点知识，该知识内容不仅是必修2的学习主线之一，还与选修3现代生物科技专题中的基因工程专题有密切的联系，进一步引导学生认识遗传学的知识是怎样用于指导生产实践、提高和改善生产技术，最大限度地满足人类不断增长的物质需要的，通过该内容的分析学习，还可以训练学生的各方面能力。【学情分析】初中生物课中关于人类应用遗传变异原理培育新品种的内容，使学生对选择育种与杂交育种有了初步的了解。在本书前几章的学习中，学生又学习了分离定律与自由组合定律，为理解传统育种方法所依据的遗传学原理打下了基础。在本节教学中，教师可以指导学生搜集我国在育种实践方面取得成功的事例，分析其中包含的遗传学规律，体会科学技术在发展社会生产力、推动社会进步等方面的巨大作用。【课时安排】1课时【教学准备】教师根据下面几方面制作多媒体课件1、课前准备教师指导学生搜集我国在育种实践方面取得成功的事例，分析其中包含的遗传学规律，体会科学技术在发展社会生产力、推动社会进步等方面的巨大作用。2、情境创设教师展示课前收集的古人驯化野生动物、栽培植物的图片资料制成的课件，按课件图片的顺序，先向学生展示古人驯化狗、马、牛、猪、鸡，培育玉米、小麦、水稻、各种蔬菜、水果的过程；再向学生展示现在的家禽、家畜、粮食、蔬菜、水果的各种优良品种的图片，引起学生的兴趣。3、师生互动这些优良的品种，都是人们利用生物的变异，通过长期的选择，汰劣留良，培育出来的优良品种。教师要提倡或维护生生、师生平等交流互动的人际关系，教师要运用各种方法，促进师生和生生的思维碰撞和情感的交流，达到《标准》对知识、情感、能力目标的要求。【教学过程】教师活动学生活动设计意图导入：教师展示课前收集的关于选择育种资料（以图片为主）提出问题：古印第安人是最早选择和培育玉米的，最突出的贡献是选育了果穗硕大、淀粉含量高的玉米。请分析古印第安人培育玉米的方法所隐含的遗传学原理及其优缺点。教师在学生阅读教材的基础上，组织学生交流上述问题。【学情预设】若学生不能较好地回答上述问题，教师可以通过对问题的分解，实施进一步的引导：（1）古印第安人培育玉米的方法称为。（2）这里的“选择”的含义是。（3）“用作祭祀的玉米是在隔离条件下种植的”其中“隔离”作用是。（4）选择育种的优缺点是。选择育种的局限性是：只能利用生物在自然环境条件下产生的有限变异，在已有的性状组合中选育优良品种。新授内容一、杂交育种学生的观看资料并交流学生阅读资料，学生带着问题阅读教材P98页并作答。学生作答：（1）选择育种（2）汰劣留良（3）防止质劣玉米与选择的具有优良性状的玉米杂交，使优良性状得到不断的积累。（4）优点：技术简单、容易操作。缺点：选择范围有限，育种周期长。激发学生的探究欲望和学习兴趣。师生共同解决问题，运用现代遗传学知识为学生阐明“选择育种”做铺垫。培养学生的概括能力和理解能力。请同学们阅读课本的“问题探讨”并设计方案解决问题：教师检查，我们发现大家使用的方法都是――杂交育种，看来你们已经尝试从理论上探索杂交育种的方法了，即：将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，就得到新品种的方法。现在我们来分析各方案是否科学规范。引导学生讨论并指出其优点和不足，以及自己的疑问。出示部分学生的遗传图解遗传图解有更简洁的表示方法，即用我们在第一章所学的基因型的方式来表示。如果玉米中，高产（A）对低产（a）是显性，不抗病（B）对抗病（b）是显性，我们需要的是高产抗病的纯种，假定两个亲本玉米品种都是纯合子，请绘出育种过程的遗传图解：教师点评，并示范书写过程如下：PAABBXaabb↓↓配子ABab↓↓F1AaBbF2基因型1/16AABB1/16aaBB1/16AAbb1/16aabb2/16AaBB2/16aaBb2/16Aabb2/16AABb4/16AaBb表现型9/16高产不抗3/16低产不抗3/16高产抗病1/16低产抗病分组讨论。学生把设想描述出来。听课的同学对各方案进行评价。P高产不抗病X低产抗病↓F1高产抗病↓F2高产不抗、低产不抗、高产抗病、低产抗病结合学生的生活经验，引导学生思考相关的育种方法。充分发挥学生的主观能动性，让学生积极参与讨论。运用自由组合定律的知识和书写遗传图解的技能解释杂交育种中的基因重组的现象。培养学生的问题意教师：点拨、解答同学们的问题（1）杂交育种依据的遗传学原理就是：基因的自由组合规律，即通过杂交，把生物不同品种间的基因重新组合，以便使不同亲本的优良基因组合到一起、从而创造出对人类有益的新品种。（2）选育出的新品种必须是纯合子，否则其后代就会因为发生性状分离而失去优势。要想得到可以代代遗传的优势品种，就必须对在F２中所得到表现型为高产抗病（一显一隐）的植株连续自交和育种，逐步淘汰不符合要求的植株，直到不再发生性状分离，就是我们要选育的能够稳定遗传的纯合子新品种――AAbb。（3）能够有性生殖的同一物种之间（不存在生殖隔离）。（4）袁隆平的杂交水稻，中国荷斯坦牛等小结：1.与选择育种比较，杂交育种有什么优点？2.综上所述杂交育种的优点是很明显的，但是在实际操作中，会遇到不少困难。请从杂交后代可能出现的类型，以及育种时间等方面，分析杂交育种方法的不足。有没有更好的育种方法来弥补这些缺点呢？二、诱变育种教师引导学生回忆基因突变的内容。利用基因突变的原理应用在育种中，就发展为一种新的方法——诱变育种。学生疑问：（1）杂交育种蕴含着哪些遗传学规律？（2）培育出的一个新品种，如何判断它是否符合预期的要求呢？如何能得到可以代代遗传的优势品种？（3）杂交育种这种技术适用于培育哪些生物物种之间？（4）列举我国在杂交育种方面的成就。能将两个不同品种的优良性状集中在一起，产生新的性状组合的新品种；育种的目的性较强。杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，并不能创造新的基因。杂交后代会出现性状分离现象，育种进程缓缦（一般需5至7年），过程繁琐。这些都是杂交育种方法的不足。学生回忆学过的知识，并交流和讨论：识，给予学生发散思维、启动已有知识的空间。培养学生运用所学的知识和技能解决实际问题的能力。培养学生提炼和归纳能力。突出杂交育种的局限为后续学习埋下伏笔。师生共同解决疑惑的问题，强化对概念的学习。掌握基本概念教师提问：诱变育种的概念指什么？教师通过大量的图片资料介绍了诱变育种的实例教师引导，组织开展生生、师生的讨论（1）与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？（2）联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的局限性。（3）要想克服这些局限性，可以采取什么办法？反思总结：两种育种方法都为我们创造许多优良的品种，育种技术的发展为我们的社会经济创造了许多价值。而且，我国作为目前世界上能发射返回式卫星的三个国家之一，在作物空间技术育种方面已经进入世界先进行列。在上一章我们已经学习了多倍体育种、单倍体育种的方法，现在请同学们列表比较：杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种在方法、原理、优缺点的异同点以应用。诱变育种就是利用物理因素（如X射线、r射线、紫外线、激光等）或化学因素（亚硝酸、硫酸二乙脂等）来处理生物，使生物发生基因突变。如黑农五号；卫星“87－2”青椒、“航育1号”水稻、“豫麦13号小麦”等；青霉菌高产菌株等。诱变育种的优点是能够提高突变率，在较短的时间内获得更多的优良变异类型。诱变育种的局限性是诱发突变的方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状。要想克服这些局限性，可以扩大诱变后代的群体，增加选择的机会。分组讨论与交流，共同完成表格。培养自学能力，使学生在反馈、思考中进一步突破难点。培养学生总结、梳理知识的能力。四种育种方法的比较杂交育种诱变育种多倍体育种单倍体育种处理杂交→自交→（选优→自交）用物理、化学因素处理生物，用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗花药离体培养原理通过基因重组，把两个亲本的优良性状的组合在同一个后代中，从而产生符合要求的新类型。用人工方法诱发基因实变，产生新性状，创造新品种或新类型。抑制细胞分裂中纺锤体的形成。使染色体的数目加倍后不能形成两个细胞。诱导精子直接发育成植株，再用秋水仙素加倍成纯合子。优缺点方法简单，容易操作。不能创造新的基因，育种进程缓缦，过程繁琐。能提高变异的频率，大幅改良某些性状，变异性状较稳定，可加速育种进程。有利变异少，需大量处理供试材料，诱发突变的方向难以掌握，突变体难以集中多个理想性状。器官较大，营养物质含量高。发育延迟，结实率底。自交后代不发生性状分离，可缩短育种年限（2年）。方法复杂，成活率低。实例小麦高茎（易倒伏）、抗锈病的纯种与矮茎（抗倒伏）易染病的纯种进行杂交，培育出矮茎抗锈病小麦品种。青霉菌经X射线、紫外线照射以及综合处理，培育出青霉素产量很高的菌株三倍体无籽西瓜、八倍体小黑麦。抗病植株的育成。当堂检测：1、杂交育种依据的主要遗传学原理是（）A、染色体变异B、基因的交叉互换C、基因的自由组合D、基因突变2、长期接触X射线的人群，产生的后代中遗传病的发病率明显提高，主要原因是该人群的生殖细胞发生（）A、基因重组B、基因分离C、基因交叉互换D、基因突变3、诱变育种突出的优点是（）A、提高突变频率，加速育种进程B、产生很多有利个体C、节省实验材料D、方法简单易行4、下列叙述中不正确的是（）A、培育无子西瓜利用染色体变异的原理B、培育八倍体小黑麦的利用染色体变异的原理C、培育中国黑白花牛是利用染色体变异的原理D、培育青霉素高产菌株是利用基因突变5、属于分子水平上的育种工作的是（）A、诱变育种B、杂交育种B、培育八倍体小黑麦的利用染色体变异的原理C、培育中国黑白花牛是利用染色体变异的原理D、培育青霉素高产菌株是利用基因突变5、属于分子水平上的育种工作的是（）A、诱变育种B、杂交育种C、单倍体育种D、多倍体育种6.在家兔中黑色(B)对褐色(b)为显性，短毛(E)对长毛(e)为显性，这些基因是独立分配的。现有纯合黑色短毛兔和褐色长毛兔。请回答下面的问题。(1)试设计培育出能稳定遗传的黑色长毛兔的育种方案(简要程序)。第一步；第二步；第三步。(2)F2中黑色长毛兔的基因型有和两种，其中纯合体占黑色长毛兔总数的，杂合体占F2总数的。(3)此题属于基因的定律。7.右图纵轴表示青霉菌的菌株数，横轴表示青霉菌产生的青霉素产量，曲线a表示使用诱变剂前菌株数与产量之间的变化，曲线b、c、d表示使用不同剂量的诱变剂后菌株数与产量之间的变化。请根据图61回答下面的问题。（1）曲线b和a