人教版高中生物必修2第6章 從雜交育種到基因工程第1節(jié) 雜交育種與誘變育種教案.doc

第一節(jié)雜交育種與誘變育種教學(xué)設(shè)計(jì)【設(shè)計(jì)理念】根據(jù)高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)的四個(gè)基本理念,高中生物學(xué)教學(xué)重在提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng),倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。新課程對(duì)生物學(xué)教師和生物學(xué)教學(xué)都提出了新的要求，面對(duì)新課程，生物學(xué)教師要通力打造一個(gè)融啟發(fā)性、創(chuàng)造性、自主性、交互性于一堂的生物課堂教學(xué)氛圍。在生物學(xué)教學(xué)中，如何貫徹并達(dá)成新課程倡導(dǎo)的教學(xué)理念呢？在教學(xué)中認(rèn)真落實(shí)主體性教學(xué)，注重課堂動(dòng)態(tài)生成變資源的開(kāi)發(fā)與利用,以切實(shí)提高學(xué)生的科學(xué)探究能力，訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)的思維方法?！窘虒W(xué)目標(biāo)】1、知識(shí)與技能(1)簡(jiǎn)述雜交育種和誘變育種的概念，舉例說(shuō)明雜交育種和誘變育種方法的優(yōu)點(diǎn)和不足。（簡(jiǎn)述雜交育種和誘變育種的作用及其局限性。）(2)舉例說(shuō)明雜交育種、誘變育種在生產(chǎn)中的應(yīng)用。(3)討論遺傳和變異規(guī)律在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用。(4)總結(jié)雜交育種、誘變育種、多倍體育種、單倍體育種異同點(diǎn)。2、過(guò)程與方法(1)嘗試將你獲得信息用圖表、圖解的形式表達(dá)出來(lái)。(2)運(yùn)用遺傳和變異原理,解決生產(chǎn)和生活實(shí)際中的問(wèn)題。3、情感態(tài)度和價(jià)值觀(1) 討論從雜交育種到基因工程這一科技發(fā)展歷程中，科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)的相互作用。(2) 通過(guò)對(duì)我國(guó)雜交育種和誘變育種成果的了解，關(guān)注我國(guó)的育種技術(shù)的發(fā)展及在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)能力，認(rèn)同育種技術(shù)的改進(jìn)對(duì)解決糧食危機(jī)等問(wèn)題的重要性。(3)體會(huì)科學(xué)技術(shù)在發(fā)展社會(huì)生產(chǎn)力、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步等方面的巨大作用。【教材分析】本節(jié)在學(xué)習(xí)生物遺傳變異的基礎(chǔ)知識(shí)、了解遺傳變異基本規(guī)律的基礎(chǔ)上，而且生物育種知識(shí)是高中生物新課程教學(xué)中的重點(diǎn)知識(shí)，該知識(shí)內(nèi)容不僅是必修2的學(xué)習(xí)主線之一，還與選修3現(xiàn)代生物科技專題中的基因工程專題有密切的聯(lián)系，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)遺傳學(xué)的知識(shí)是怎樣用于指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐、提高和改善生產(chǎn)技術(shù)，最大限度地滿足人類不斷增長(zhǎng)的物質(zhì)需要的，通過(guò)該內(nèi)容的分析學(xué)習(xí)，還可以訓(xùn)練學(xué)生的各方面能力。【學(xué)情分析】初中生物課中關(guān)于人類應(yīng)用遺傳變異原理培育新品種的內(nèi)容，使學(xué)生對(duì)選擇育種與雜交育種有了初步的了解。在本書(shū)前幾章的學(xué)習(xí)中，學(xué)生又學(xué)習(xí)了分離定律與自由組合定律，為理解傳統(tǒng)育種方法所依據(jù)的遺傳學(xué)原理打下了基礎(chǔ)。在本節(jié)教學(xué)中，教師可以指導(dǎo)學(xué)生搜集我國(guó)在育種實(shí)踐方面取得成功的事例，分析其中包含的遺傳學(xué)規(guī)律，體會(huì)科學(xué)技術(shù)在發(fā)展社會(huì)生產(chǎn)力、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步等方面的巨大作用?！菊n時(shí)安排】 1課時(shí)【教學(xué)準(zhǔn)備】教師根據(jù)下面幾方面制作多媒體課件1、課前準(zhǔn)備教師指導(dǎo)學(xué)生搜集我國(guó)在育種實(shí)踐方面取得成功的事例，分析其中包含的遺傳學(xué)規(guī)律，體會(huì)科學(xué)技術(shù)在發(fā)展社會(huì)生產(chǎn)力、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步等方面的巨大作用。2、情境創(chuàng)設(shè)教師展示課前收集的古人馴化野生動(dòng)物、栽培植物的圖片資料制成的課件，按課件圖片的順序，先向?qū)W生展示古人馴化狗、馬、牛、豬、雞，培育玉米、小麥、水稻、各種蔬菜、水果的過(guò)程；再向?qū)W生展示現(xiàn)在的家禽、家畜、糧食、蔬菜、水果的各種優(yōu)良品種的圖片，引起學(xué)生的興趣。3、師生互動(dòng)這些優(yōu)良的品種，都是人們利用生物的變異，通過(guò)長(zhǎng)期的選擇，汰劣留良，培育出來(lái)的優(yōu)良品種。教師要提倡或維護(hù)生生、師生平等交流互動(dòng)的人際關(guān)系，教師要運(yùn)用各種方法，促進(jìn)師生和生生的思維碰撞和情感的交流，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)對(duì)知識(shí)、情感、能力目標(biāo)的要求?！窘虒W(xué)過(guò)程】教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖教師組織學(xué)生展示課前收集的關(guān)于選擇育種和雜交育種的資料（以圖片為主）提出問(wèn)題：1古印第安人是最早選擇和培育玉米的，最突出的貢獻(xiàn)是選育了果穗碩大、淀粉含量高的玉米。請(qǐng)分析古印第安人培育玉米的方法所隱含的遺傳學(xué)原理及其優(yōu)缺點(diǎn)。教師在學(xué)生閱讀教材的基礎(chǔ)上，組織學(xué)生交流上述問(wèn)題?！緦W(xué)情預(yù)設(shè)】若學(xué)生不能較好地回答上述問(wèn)題，教師可以通過(guò)對(duì)問(wèn)題的分解，實(shí)施進(jìn)一步的引導(dǎo)：（1）古印第安人培育玉米的方法稱為 。（2）這里的“選擇”的含義是 。（3）“用作祭祀的玉米是在隔離條件下種植的”其中“隔離”作用是 。（4）選擇育種的優(yōu)缺點(diǎn)是 。選擇育種的局限性是：只能利用生物在自然環(huán)境條件下產(chǎn)生的有限變異，在已有的性狀組合中選育優(yōu)良品種。請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本的“問(wèn)題探討”并提出問(wèn)題：教師檢查，我們發(fā)現(xiàn)大家使用的方法都是雜交育種，看來(lái)你們已經(jīng)嘗試從理論上探索雜交育種的方法了。學(xué)生的資料展示和交流學(xué)生閱讀資料，學(xué)生帶著問(wèn)題閱讀教材P98頁(yè)并作答。學(xué)生作答：（1）選擇育種（2）汰劣留良（3）防止質(zhì)劣玉米與選擇的具有優(yōu)良性狀的玉米雜交，使優(yōu)良性狀得到不斷的積累。（4）優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)簡(jiǎn)單、容易操作。缺點(diǎn)：選擇范圍有限，育種周期長(zhǎng)。分組討論。學(xué)生把設(shè)想描述出來(lái)。聽(tīng)課的同學(xué)對(duì)各方案進(jìn)行評(píng)價(jià)。激發(fā)學(xué)生的探究欲望和學(xué)習(xí)興趣。師生共同解決問(wèn)題，運(yùn)用現(xiàn)代遺傳學(xué)知識(shí)為學(xué)生闡明“選擇育種”做鋪墊。培養(yǎng)學(xué)生的概括能力和理解能力?，F(xiàn)在我們來(lái)分析各方案是否科學(xué)規(guī)范。引導(dǎo)學(xué)生討論并指出其優(yōu)點(diǎn)和不足，以及自己的疑問(wèn)。教師：點(diǎn)撥、解答同學(xué)們的問(wèn)題：（1）雜交育種依據(jù)的遺傳學(xué)原理就是：基因的自由組合規(guī)律，即通過(guò)雜交，把生物不同品種間的基因重新組合，以便使不同親本的優(yōu)良基因組合到一起、從而創(chuàng)造出對(duì)人類有益的新品種。（2）選育出的新品種必須是純合子，否則其后代就會(huì)因?yàn)榘l(fā)生性狀分離而失去優(yōu)勢(shì)。（3）遺傳圖解有更簡(jiǎn)潔的表示方法，即用我們?cè)诘谝徽滤鶎W(xué)的基因型的方式來(lái)表示。教師以課本的兩個(gè)小麥品種雜交為例:如果小麥中，高產(chǎn)（A）對(duì)低產(chǎn)（a）是顯性，不抗?。˙）對(duì)抗?。╞）是顯性，我們需要的是高產(chǎn)抗病的純種，假定兩個(gè)親本小麥品種都是純合子，請(qǐng)繪出育種過(guò)程的遺傳圖解：教師點(diǎn)評(píng)，并示范書(shū)寫(xiě)過(guò)程如下：P AABB X aabb 配子 AB ab F1AaBbF2 基因型 1/16 AABB 1/16 aaBB1/16 AAbb 1/16 aabb 2/16 AaBB 2/16 aaBb 2/16 Aabb 2/16 AABb 4/16 AaBb表現(xiàn)型 9/16高產(chǎn)不抗 3/16低產(chǎn)不抗3/16高產(chǎn)抗病 1/16 低產(chǎn)抗病【學(xué)情預(yù)設(shè)】：根據(jù)自由組合定律，在F2 中高產(chǎn)抗?。ㄒ伙@一隱）品種占總數(shù)的316。思考:（1）我們得到的這種具有雜種優(yōu)勢(shì)的品種可以代代遺傳嗎？（2）如何能得到可以代代遺傳的優(yōu)勢(shì)品種？（3）我們選育出的純合子新品種AAbb，在F 所有的后代中的概率是1/16。哪么它在F的高產(chǎn)抗病后代中的概率又是多少？教師引導(dǎo)，總結(jié)教材P99頁(yè)的雜交育種的概念。請(qǐng)舉出我國(guó)在雜交育種方面成就。【學(xué)情預(yù)設(shè)】：與選擇育種比較，雜交育種有什么優(yōu)點(diǎn)？【思考與討論】：綜上所述雜交育種的優(yōu)點(diǎn)是很明顯的，但是在實(shí)際操作中，會(huì)遇到不少困難。請(qǐng)從雜交后代可能出現(xiàn)的類型，以及育種時(shí)間等方面，分析雜交育種方法的不足。有沒(méi)有更好的育種方法來(lái)彌補(bǔ)這些缺點(diǎn)呢？二、誘變育種教師引導(dǎo)學(xué)生回憶基因突變的內(nèi)容。利用基因突變的原理應(yīng)用在育種中，就發(fā)展為一種新的方法誘變育種。教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材P100頁(yè)，教材列舉了哪些誘變育種的實(shí)例？教師通過(guò)大量的圖片資料介紹了誘變育種的實(shí)例教師總結(jié)：誘變育種的概念指什么？教師引導(dǎo)，組織開(kāi)展生生、師生的討論與雜交育種相比，誘變育種有什么優(yōu)點(diǎn)？聯(lián)系基因突變的特點(diǎn)，談?wù)務(wù)T變育種的局限性。要想克服這些局限性，可以采取什么辦法？ 教師小結(jié)：兩種育種方法都為我們創(chuàng)造許多優(yōu)良的品種，育種技術(shù)的發(fā)展為我們的社會(huì)經(jīng)濟(jì)創(chuàng)造了許多價(jià)值，我國(guó)作為目前世界上能發(fā)射返回式衛(wèi)星的三個(gè)國(guó)家之一，在作物空間技術(shù)育種方面已經(jīng)進(jìn)入世界先進(jìn)行列。在上一章我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了多倍體育種、單倍體育種的方法，現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們列表比較：雜交育種、誘變育種、多倍體育種、單倍體育種在方法、原理、優(yōu)缺點(diǎn)的異同點(diǎn)。出示部分學(xué)生的遺傳圖解學(xué)生疑問(wèn)：（1）雜交育種蘊(yùn)含著哪些遺傳學(xué)規(guī)律？（2）培育出的一個(gè)新品種，如何判斷它是否符合預(yù)期的要求呢？（3）有沒(méi)有更簡(jiǎn)潔的遺傳圖解呢？學(xué)生每人都在作業(yè)本上嘗試書(shū)寫(xiě)，請(qǐng)兩位同學(xué)在黑板上書(shū)寫(xiě)。（1）不可以，因?yàn)槠渲杏?/16的植株是雜合體，它的下一代會(huì)出現(xiàn)性狀分離。（2）要想得到可以代代遺傳的優(yōu)勢(shì)品種，就必須對(duì)在F 中所得到表現(xiàn)型為高產(chǎn)抗?。ㄒ伙@一隱）的植株連續(xù)自交和育種，逐步淘汰不符合要求的植株，直到不再發(fā)生性狀分離，就是我們要選育的能夠穩(wěn)定遺傳的純合子新品種AAbb。（3）1/3。雜交育種就是將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀通過(guò)交配集中在一起，再經(jīng)過(guò)選擇和培育，就得到新品種的方法。袁隆平的雜交水稻，中國(guó)荷斯坦牛等能將兩個(gè)不同品種的優(yōu)良性狀集中在一起，產(chǎn)生新的性狀組合的新品種；育種的目的性較強(qiáng)。雜交育種只能利用已有基因的重組，按需選擇，并不能創(chuàng)造新的基因。雜交后代會(huì)出現(xiàn)性狀分離現(xiàn)象，育種進(jìn)程緩縵（一般需5至7年），過(guò)程繁瑣。這些都是雜交育種方法的不足。學(xué)生回憶學(xué)過(guò)的知識(shí)，并交流和討論：基因突變：誘發(fā)基因突變的因素（物理因素、化學(xué)因素和生物因素）如黑農(nóng)五號(hào)；衛(wèi)星“872”青椒、“航育1號(hào)”水稻、“豫麥13號(hào)小麥”等；青霉菌高產(chǎn)菌株等。誘變育種就是利用物理因素（如X射線、r射線、紫外線、激光等）或化學(xué)因素（亞硝酸、硫酸二乙脂等）來(lái)處理生物，使生物發(fā)生基因突變。誘變育種的優(yōu)點(diǎn)是能夠提高突變率，在較短的時(shí)間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型。誘變育種的局限性是誘發(fā)突變的方向難以掌握，突變體難以集中多個(gè)理想性狀。要想克服這些局限性，可以擴(kuò)大誘變后代的群體，增加選擇的機(jī)會(huì)。結(jié)合學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生思考相關(guān)的育種方法。充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，讓學(xué)生積極參與討論。運(yùn)用自由組合定律的知識(shí)和書(shū)寫(xiě)遺傳圖解的技能解釋雜交育種中的基因重組的現(xiàn)象。培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)，給予學(xué)生發(fā)散思維、啟動(dòng)已有知識(shí)的空間。培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)和技能解決實(shí)際問(wèn)題的能力。理解雜交育種在產(chǎn)生F1代后，還需要經(jīng)過(guò)選擇和培育形成能穩(wěn)定遺傳個(gè)體的過(guò)程。培養(yǎng)學(xué)生提煉和歸納能力。突出雜交育種的局限為后續(xù)學(xué)習(xí)埋下伏筆。師生共同解決疑惑的問(wèn)題，強(qiáng)化對(duì)概念的學(xué)習(xí)。掌握基本概念培養(yǎng)自學(xué)能力，使學(xué)生在反饋、思考中進(jìn)一步突破難點(diǎn)。四種育種方法的比較雜交育種誘變育種多倍體育種單倍體育種處理雜交用物理、化學(xué)因素處理生物，用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗花藥離體培養(yǎng)原理通過(guò)基因重組，把兩個(gè)親本的優(yōu)良性狀的組合在同一個(gè)后代中，從而產(chǎn)生符合要求的新類型。用人工方法誘發(fā)基因?qū)嵶?，產(chǎn)生新性狀，創(chuàng)造新品種或新類型。抑制細(xì)胞分裂中紡錘體的形成。使染色體的數(shù)目加倍后不能形成兩個(gè)細(xì)胞。誘導(dǎo)精子直接發(fā)育成植株，再用秋水仙素加倍成純合子。優(yōu)缺點(diǎn)方法簡(jiǎn)單，容易操作。不能創(chuàng)造新的基因，育種進(jìn)程緩縵，過(guò)程繁瑣。能提高變異的頻率，大幅改良某些性狀，變異性狀較穩(wěn)定，可加速育種進(jìn)程。有利變異少，需大量處理供試材料，誘發(fā)突變的方向難以掌握，突變體難以集中多個(gè)理想性狀。器官較大，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高。發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率底。自交后代不發(fā)生性狀分離，可縮短育種年限（2年）。方法復(fù)雜，成活率低。實(shí)例小麥高莖（易倒伏）、抗銹病的純種與矮莖（抗倒伏）易染病的純種進(jìn)行雜交，培育出矮莖抗銹病小麥品種。青霉菌經(jīng)X射線、紫外線照射以及綜合處理，培育出青霉素產(chǎn)量很高的菌株三倍體無(wú)籽西瓜、八倍體小黑麥?？共≈仓甑挠??！局R(shí)鏈接】1、雜種優(yōu)勢(shì)與雜交育種的區(qū)別雜種優(yōu)勢(shì)是生物界普遍存在的現(xiàn)象。它是指基因型不同的親本個(gè)體相互雜交產(chǎn)生的雜種第一代，在生長(zhǎng)勢(shì)、生活力、繁殖力、抗逆性、產(chǎn)量和品質(zhì)等一種或多種性狀上優(yōu)于兩個(gè)親本的現(xiàn)象。雜種優(yōu)勢(shì)具有以下特點(diǎn)：雜種優(yōu)勢(shì)不是某一兩個(gè)性狀單獨(dú)表現(xiàn)突出，而是許多性狀綜合表現(xiàn)突出；雜種優(yōu)勢(shì)的大小，取決于雙親的遺傳差異和互補(bǔ)程度；親本基因型的純合程度不同，雜種優(yōu)勢(shì)的強(qiáng)弱也不同；雜種優(yōu)勢(shì)在F1代表現(xiàn)最明顯，F(xiàn)2代以后逐漸減弱。雜種優(yōu)勢(shì)在性狀上表現(xiàn)為不同類型，如營(yíng)養(yǎng)體發(fā)育較旺的營(yíng)養(yǎng)型、生殖器官發(fā)育較旺的生殖型和對(duì)外界不良環(huán)境適應(yīng)能力較強(qiáng)的適應(yīng)型。育種實(shí)踐上，人們常利用雜種優(yōu)勢(shì)獲得較好的經(jīng)濟(jì)性狀。早在2000多年前，我國(guó)勞動(dòng)人民就用馬和驢交配而獲得體力強(qiáng)大、耐力好的雜種騾，首創(chuàng)了利用雜種優(yōu)勢(shì)的先例。雜種優(yōu)勢(shì)在植物中更是非常普遍的現(xiàn)象。為什么雜交種F1會(huì)有優(yōu)勢(shì)呢？這是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，人們從多個(gè)方面對(duì)其機(jī)理進(jìn)行了研究。一種比較通俗的解釋是：一般來(lái)說(shuō)，多數(shù)顯性基因有利于個(gè)體的生長(zhǎng)發(fā)育，而相對(duì)的隱性基因不利于生長(zhǎng)和發(fā)育。通過(guò)雜交，親本雙方帶入子代雜合子中的顯性（有利）基因掩蓋了隱性（有害）基因，因而表現(xiàn)出有利于生長(zhǎng)發(fā)育的雜種優(yōu)勢(shì)。雜交育種通常是指把不同遺傳類型的動(dòng)物或植物進(jìn)行交配，使優(yōu)良性狀結(jié)合于雜種后代中，通過(guò)培育和選擇，創(chuàng)造出新品種的方法。它是動(dòng)植物育種工作的基本方法之一。在雜交育種中應(yīng)用最為普遍的是品種間雜交(兩個(gè)或多個(gè)品種間的雜交)，其次是遠(yuǎn)緣雜交(種間以上的雜交)。生產(chǎn)上，常常把用雜交方法培育優(yōu)良品種或利用雜種優(yōu)勢(shì)都稱為雜交育種，事實(shí)上，兩者之間是有區(qū)別的。雜交育種過(guò)程就是要在雜交后代眾多類型中選留符合育種目標(biāo)的個(gè)體進(jìn)一步培育，直至獲得優(yōu)良性狀穩(wěn)定的新品種。雜交育種不僅要求性狀整齊，而且要求培育的品種在遺傳上比較穩(wěn)定。品種一旦育成，其優(yōu)良性狀即可相對(duì)穩(wěn)定地遺傳下去。雜種優(yōu)勢(shì)則主要是利用雜種F1代的優(yōu)良性狀，而并不要求遺傳上的穩(wěn)定。作物育種上就常常在尋找某種雜交組合，通過(guò)年年配制F1代雜交種用于生產(chǎn)的辦法，取得經(jīng)濟(jì)性狀，而并不要求其后代還能夠保持遺傳上的穩(wěn)定性。2、太空育種簡(jiǎn)介太空育種主要是利用返回式衛(wèi)星和高空氣球所能達(dá)到的空間環(huán)境，通過(guò)強(qiáng)輻射、微重力和高真空等條件誘發(fā)植物種子的基因發(fā)生變異的作物育種新技術(shù)。經(jīng)歷過(guò)太空遨游的農(nóng)作物種子返回地面后再進(jìn)行種植，不僅植株明顯增高增粗，果型增大，而且品質(zhì)也得到提高。我國(guó)從1987年開(kāi)始太空育種。1987年8月5日我國(guó)發(fā)射的第9顆返回式衛(wèi)星首次搭載了青椒、小麥、水稻等一批種子，開(kāi)始了我國(guó)太空育種的嘗試。至今，我國(guó)已先后8次進(jìn)行了太空育種試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)太空育種的青椒、番茄、黃瓜、水稻等作物，高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、抗病性強(qiáng)。美國(guó)曾進(jìn)行過(guò)玫瑰的