“杂交育种与诱变育种”教学设计
【教材分析】本章内容是在“生物的遗传和变异”的基础理论知识获得的基础上，让学生进一步了解遗传和变异的基本原理如何应用于实践。本内容旨在使学生了解遗传学原理应用的同时，关注这部分知识在生活、生产和社会发展中的应用，从而提高对科学和探索未知的兴趣，养成科学的态度和科学精神。 三、学情分析
从知识储备来看，学生已学习过遗传的两个基本定律，及突变、重组和染色体变异的相关知识，也学过单倍体育种和多倍体育种等知识，杂交育种和诱变育种的知识正好处在学生的最近发展区，可以通过引导学生复习、回忆、比较来获得对新知识的认识。 【学习目标】 1．知识目标：
(1) 简述杂交育种的概念，举例说明杂交育种方法的优点和不足。 （2）举例说出诱变育种在生产中的应用。 2.能力目标：
（1）学会用遗传图解的方式表示育种过程。
（2）运用遗传和变异原理 , 解决生产和生活实际中的问题。 3．情感目标：
(1) 讨论育种科学技术发展是科学、技术和社会的相互作用。
(2) 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。 【教学重点】
遗传和变异规律在改良农作物和培育家畜品种等方面的应用。 【教学难点】
（1）杂交育种和诱变育种的优点和局限性。 （2）用遗传图解表示各种育种过程 【教具准备】
教师课件 【课时安排】
1 课时 【教学过程】
教学内容及活动安排 设计意图 导入，今天到这来，是想和大家一起解决一个关于作物育种的问题。请激发学生的探大家当一次育种专家，帮我们解决一些生产上急待解决的问题。我希望我今究欲望和学习兴天的任务会得到圆满完成。 趣。 关于育种的问题，大约一万年前， 自从人类开始种植作物和饲养动物以 来，就从未停止过对品种的改良。在生产实践中，人们知道要挑选品质好的 个体来传种。 教师组织学生展示课前收集的关于选择育种和杂交育种的资料（以图片 为主）（教师展示玉米的图片） 师生共同解决提出问题： 问题，运用现代遗 1．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传学知识为学生阐大、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明“选择育种”做铺1 / 1
原理及其优缺点。 【学生阅读资料】学生带着问题阅读教材P98页并作答。 教师在学生阅读教材的基础上，组织学生交流上述问题。 【问题】 （1）古印第安人培育玉米的方法称为 选择育种 （2）这里的“选择”的含义是 汰劣留良 。 （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 防止杂交 （逐代自交） 。 （4）选择育种的优缺点是 优点：操作简单 缺点：选择范围有限，育种周期长 。 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（突变或重组），在某个植株已有的性状或基因中选育优良品种。 请同学们阅读课本的“问题探讨”并提出问题： A品种玉米籽粒多但不抗黑粉病，B品种籽粒少但抗病，如何选育出粒多又抗病的品种呢？ （分绍黑粉病：由真菌中的黑粉菌引起的。以禾本科植物发生最普遍。其特征是在寄主植物的受害部位产生大量由病菌的冬孢子构成的黑色粉状物（即冬孢子堆），故名。玉米黑粉病的病菌，从幼苗到成株期的所有幼嫩组织或器官，如幼根、叶腋、雌雄花器等部位都可以被病菌侵染）（展示图片） （四人小组讨论） 并每一组请一位同学上黑板写图解，假设A和B都是纯种 P 粒少、抗病 X 粒多、不抗病 ↓ F1 【注意，没有说明显隐关系,因此F1性状不一定】 ↓ F2 粒少、抗病 粒少、不抗病 粒多、抗病 粒多、不抗病 教师检查，我们发现大家使用的方法都是――杂交， 说明，要让两个个体的性状集中到一个个体上，要用到杂交。 【师】在F2中出现了集中了两个个体优良性状的品种，同时也出现了集中了两个不利性状的个体，出现的原因是什么？ F1减数分裂形成配子时，控制不同对的性状的基因之间出现了重新组合，导致F2两个性状之间的重新组合。 【问题】是自由组合吗？并没有说明两对性状是两对染色体上的基因控制，所以也可能是交叉互换，但也是重组，并没有 【问题】: F2中出现的粒多、抗病个体，就是符合要求的品种吗？它的后代也一定是粒多抗病的吗？该如何进行处理呢？看来你们已经尝试从理论上探索杂交育种的方法了。（生：后代可能会性状分离） 大家都已在理论上尝试杂交育种了 ， 下面以小麦为例，让我们更好地理解杂交育种 垫。培养学生的概括能力和理解能力。 同时回忆学过的关于变异的知识，为后面的学习打下基础 通过介绍说明育种的迫切性，提高学生解决问题的积极性 训练学生的遗传图解绘图及的分析能力，学会育种过程的表示方法，及强化图解规范化要求 1 / 1
小麦高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（T）对不抗锈病（t）为显性，两对基因独立遗传，现有纯合的高秆抗锈病的小麦（DDTT）和矮秆不抗锈病的小麦（ddtt），怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？ 要想把两个小麦品种的优良性状结合在一起，育种上一个有效的方法就是把这两个品种杂交， 杂交（ Ｐ 高抗 X 矮不抗 ↓ DDTT ↓ ddtt 自交 F1 高抗 ↓ ↓ 选优 F2 高抗 高不抗 矮抗 矮不抗 ↓ ddTT 自交 矮抗 ddTT ddTt 矮抗 ddTt ↓ ↓ ↓ 选优 矮抗 矮抗、矮不抗 要想得到可以代代遗传的优势品种，就必须对在F２ 中所得到表现型为矮抗（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――ddTT。 从图解中可以看出，如果选育的是隐性性状个体，需要连续自交吗？ 不需要 教师引导，学生总结教材P99页的杂交育种的概念。 杂交育种的概念：杂交育种就是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。 【问题】1、杂交育种依据的遗传学原理是什么？ 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、培育出的一个新品种，如何判断它是否符合预期的要求呢？ 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。 3、与选择育种比较，杂交育种有什么优点？ 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。请举出我国在杂交育种方面成就。 袁隆平的杂交水稻，中国荷斯坦牛等 八十年代，国际组织给他的奖项多得像米粒一样。中国有九亿农民，他一个人，相当于干了两亿农民的活。有人预估，他的种子共创造效益5600亿美元。假设其中分零头给他，那么他的资产就会大致与世界首富卡洛斯·斯利姆·埃卢590亿美元相当。我们把袁隆平先生称为‘杂交水稻之父’，因为他的成就不仅是中国的骄傲，也是世界的骄傲，他的成就给人类带来了福音。” 水稻产量对比 教师书写图解，进一步规范图解表示 结合学生的学过的遗传和变异的相关知识和生活经验，引导学生思考 ，并交流和讨论，培养学生分析总 结的能力 通过介绍育种的伟大成果， 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， 让学生感受科学带给人类的巨大好处，感受科学的奉献精神。 1 / 1
中国荷斯坦牛（原称中国黑白花牛）：国外的荷斯坦——弗里生牛引进后，经过长期驯化，与当地黄牛进行杂交选育，逐渐形成的优良种。 【思考与讨论】：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？ 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。 【问题】在上述的方法中，只要在某些步骤上进行改进，就可以缩短育种的年限呢？ 单倍体育种 （这部分内容，看课堂的具体情况） P AABB aabb ↓ F1 AaBb ↓花药离体培养 AB Ab aB ab ↓ ↓ ↓ ↓秋水仙素诱导染色体加倍 AABB AAbb aaBB aabb ↓ 选出矮杆抗病植株，采收留种 与杂交育种相比，单倍体育种可以缩短育种年限，但是单倍体育种也是只能利用现有的基因重组，并不能创造新基因，有没有更好的方法来弥补这些缺陷呢？ 大家知道，可遗传的变异有三个来源，基因重组、基因突变和染色体变异。 根据基因重组的原理，我们有发杂交育种，那么基因突变的原理应用于育种中，就发展为一种新的方法————诱变育种 二、诱变育种 【问题】什么是基因突变？突变的结果是什么？ 突变是基因结构的改变，突变的结果产生了它的等位基因。有了新基因，就有了新基因型，从而产生了新性状。而这种性状的改变幅度是远大于基因重组。如AA→Aa→aa 基因突变的特点：不定向性，低频性，少利多害性。 基因突变可以是自然发生的————自然突变，频率很低(所以选择育种周期长) 基因突变可以是诱发产生的————诱发突变， 哪些因素会诱发基因突变？ 诱发基因突变的因素（物理因素、化学因素和生物因素） ： 充分发挥学生的主观能动性，让学生积极参与讨论。 突出杂交育种的局限为后续学习埋下伏笔。 培养学生的问题意识，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。 通过复习基因突变的概念和特点，为后面学习诱变育种打下理论基础，也更利于理解1 / 1
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。 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。从中选育出符合要求的品种 方法：人工诱变+人工选择 自然突变的频率很低，人工诱变可以提高突变率 ，可以在短时间内获得较多的变异类型，并且大幅度改良某些性状。 【例如】 教师引导学生阅读教材P100页，教材列举了哪些诱变育种的实例？ 诱变育种的应用 在作物方面，应用诱变育种我国已培育出100多种水稻、小麦、玉米、大豆等优良品种。 1、 用射线和其他诱变剂处理大豆，培育成了“黑农五号”等新品种。这品种含有改变了的酶系，在同样的施肥和管理条件下可提高产量16%，含油量提高2.5％。 2、 用于微生物育种：例如青霉素的选育。1943年从自然界分离出来的青霉菌只能产生青霉素20单位/mL。后来人们对青霉菌多次进行X射线、紫外线照射以及综合处理，培育成了青霉素高产菌株，目前青霉素的产量已达到50000—60000单位/mL 诱变育种除了采用常规的诱变育种方法外，还采用太空育种。 太空育种主要是利用返回式卫星和高空气球能达到的高空环境，通过强辐射、微重力和高真空等条件使植物种子的基因发生基因突变的作物育种新技术 我国已培育成功许多太空作物： 太空南瓜 太空黄瓜 太空椒 师通过大量的图片资料介绍了诱变育种的实例 【问题】与杂交育种相比，诱变育种有什么优点？联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的局限性。要想克服这些局限性，可以采取什么办法？ 优点：提高变异的频率，加速育种进程。在较短的时间内获得更多的优良变异类型。大幅度地改良某些性状。 缺点：难以控制突变方向，无法将多个优良性状组合，有利性状比较少，需要大量处理实验材料。 办法：扩大诱变后代的群体，增加选择机会。 教师小结： 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，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。 杂交育种 诱变育种 依据原理 基因重组 基因突变 常用方法 杂交→自交→选种→自交 辐射诱变，激光诱变，诱变育种的优点及局限性 培养学生提炼和归纳能力。 培养自学能力，使学生在反馈、思考中进一步突破难点。 展示育种新成果，激发学生学习的热情 让学生归纳总结，掌握的效果将更好，同学培养学生归纳总结的能力，明确事务的两面性 1 / 1
杂交育种与诱变育种教学设计
