生物育種專題復(fù)習(xí)

吳磊

摘要 ?本文以生物育種專題復(fù)習(xí)課為切入點(diǎn)，采用“基于證據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)策略”進(jìn)行設(shè)計(jì)和開(kāi)展教學(xué)工作，達(dá)到提高生物課堂教學(xué)時(shí)效和質(zhì)量的目的。同時(shí)謹(jǐn)以此文致敬剛離世的雜交水稻之父——袁隆平。

關(guān)鍵詞 ?生物育種;專題復(fù)習(xí);基于證據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)策略

生物育種方式包括選擇育種、雜交育種、誘變育種、單倍體育種、多倍體育種及基因工程育種等。我校為切實(shí)提高課堂教學(xué)的效率，創(chuàng)立教法“基于證據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)策略”，下面以生物育種復(fù)習(xí)課為例，對(duì)復(fù)習(xí)課的具體做法進(jìn)行闡述。

一、基于學(xué)情，明確目標(biāo)

教師認(rèn)真研讀課程標(biāo)準(zhǔn)以及教材，明確本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)，精心設(shè)計(jì)學(xué)案。學(xué)案包含課標(biāo)要求、書中淘金（梳理重要知識(shí)點(diǎn)，構(gòu)建知識(shí)體系）、思維拓展、范例剖析及調(diào)查表（學(xué)生反饋學(xué)會(huì)了什么、還有哪些疑問(wèn)）。針對(duì)本節(jié)教學(xué)目標(biāo)，我設(shè)置了如下范例：

例1.2017年9月，袁隆平院士在國(guó)家水稻新品種與新技術(shù)展示現(xiàn)場(chǎng)觀摩會(huì)上宣布了兩項(xiàng)重大研究成果：一是耐鹽堿的“海水稻”培育，二是吸鎘基因被敲除的“低鎘稻”最新研究進(jìn)展。有關(guān)遺傳分析見(jiàn)下表。

請(qǐng)回答：

（1）已知C+C-為中鎘水稻，說(shuō)明C+對(duì)C-的顯隱性關(guān)系為 ? ? ? ? ? ? ? ? 。在進(jìn)行水稻（2N=24）基因組測(cè)序時(shí)，應(yīng)對(duì) ? ? ? ? 條染色體上的基因進(jìn)行測(cè)序。

（2）若海水稻為純合子，有可供選擇的低鎘水稻，為獲得穩(wěn)定遺傳的耐鹽低鎘水稻。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)雜交育種程序，用遺傳圖解（寫出包括親本在內(nèi)的三代即可）表示，并用簡(jiǎn)要的文字說(shuō)明 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。

例2.2020年11月，由雜交水稻之父袁隆平領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)研發(fā)的雜交水稻，雙季畝產(chǎn)突破 1500 公斤大關(guān)，其中，晚稻品種為第三代雜交水稻叁優(yōu)一號(hào)，叁優(yōu)一號(hào)具有高產(chǎn)、抗病、抗寒、抗倒伏等特點(diǎn)。培育叁優(yōu)一號(hào)的關(guān)鍵技術(shù)突破發(fā)生在 2019年，科研團(tuán)隊(duì)成功得到水稻的一個(gè)抗寒基因 QTL-HAN1，他們將QTL-HAN1導(dǎo)入第二代雜交水稻，篩選出 QTL-HAN1基因成功整合到染色體上的高抗寒性T0植株，并成功誘導(dǎo)其正常表達(dá)?；卮鹣铝袉?wèn)題∶

（1）培育叁優(yōu)一號(hào)過(guò)程中，首先得到體細(xì)胞含有一個(gè)抗寒基因（QTL-HAN）的T0植株，耐寒實(shí)驗(yàn)表明其具有高抗寒性。若讓該植株自交，則子代表現(xiàn)高抗寒性植株所占的比例為 ? ? ? ? ，在子代高抗寒性植株中，能穩(wěn)定遺傳的個(gè)體所占的比例為 ? ? ? ? 。

（2）某些T0植株體細(xì)胞含有兩個(gè)QTL-HAN1基因，理論上，它們?cè)谌旧w上的分布情況有下圖所示三種類型（短橫線表示 QTL-HAN1 基因）。

①將T0植株與非轉(zhuǎn)抗寒基因水稻雜交，若子代高抗寒性植株所占比例為50%，則兩個(gè)QTL-HAN1基因的整合位點(diǎn)屬于圖 ? ? ? ? 所示類型，若子代高抗寒性植株所占的比例 100%，則兩個(gè) QTL-HAN1 基因的整合位點(diǎn)屬于圖 ? ? ? ? 所示類型。

②讓圖丙所示類型的T0植株自交，子代中高抗寒性植株所占比例為 ? ? ? ? 。

（3）水稻通過(guò)JA介導(dǎo)對(duì)低溫作出反應(yīng)，OTL-HANL編碼一種氧化酶，可催化具活性的JA-Ⅱ轉(zhuǎn)化為非活性的12OH-JA-Ⅰle，據(jù)此推測(cè)，JA-Ⅱ活性越高的水稻抗寒性越 ? ?。

二、問(wèn)卷調(diào)查、收集證據(jù)

批閱學(xué)生學(xué)案，重點(diǎn)關(guān)注書中淘金和范例剖析，了解學(xué)生對(duì)重要知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握情況以及綜合運(yùn)用能力。統(tǒng)計(jì)調(diào)查表中學(xué)生反饋的共性問(wèn)題，拍照并在課堂上通過(guò)班班通多媒體展示，呈現(xiàn)證據(jù)。

三、分析論證、形成策略

書中淘金反映出學(xué)生對(duì)幾種生物育種方式的原理掌握較好，范例剖析的兩道例題體現(xiàn)出學(xué)生在遺傳圖解格式的規(guī)范性、遺傳實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、遺傳學(xué)的計(jì)算以及基因工程相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的運(yùn)用等方面仍然存在不足。在充分了解學(xué)情的基礎(chǔ)上，形成具體的教學(xué)策略。

四、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、精準(zhǔn)教學(xué)

任務(wù)1：比較雜交育種、誘變育種、單倍體育種、多倍體育種及基因工程育種的原理。任務(wù)2：簡(jiǎn)述雜交育種的過(guò)程及意義。任務(wù)3：通過(guò)例題，掌握遺傳圖解的寫法。任務(wù)4：遺傳探究類實(shí)驗(yàn)的解題策略。任務(wù)5：遺傳學(xué)計(jì)算題的解題思路。任務(wù)6：基因工程的工具及基本操作程序。任務(wù)7：遺傳變異規(guī)律在生活中的其他應(yīng)用。

五、實(shí)踐應(yīng)用、思維提升

高考對(duì)學(xué)生生物學(xué)業(yè)質(zhì)量及學(xué)科素養(yǎng)的考察始終是通過(guò)對(duì)解題能力的考察來(lái)實(shí)現(xiàn)的，精選經(jīng)典的練習(xí)題方可達(dá)到事半功倍的效果。在復(fù)習(xí)完本節(jié)重難點(diǎn)內(nèi)容后，挑選下面綜合性較強(qiáng)的一道練習(xí)題：

能力測(cè)評(píng)：雜交水稻是我國(guó)對(duì)當(dāng)代世界農(nóng)業(yè)的巨大貢獻(xiàn)，在實(shí)際種植過(guò)程中體現(xiàn)了巨大的雜種優(yōu)勢(shì)。

（1）雜交水稻自交后代會(huì)產(chǎn)生性狀分離，其原因是雜交水稻在減數(shù)分裂過(guò)程中發(fā)生了________的分離，導(dǎo)致其品質(zhì)下降，因此不可直接留種。

（2）傳統(tǒng)的雜交水稻制種過(guò)程中，需要選擇花粉敗育的品種（不育系）作為母本，這樣可以避免自花受粉。為了解決不育系的獲得和保持問(wèn)題，科研人員做了如下研究：

①水稻的雄性可育是由N基因決定的，人工誘變處理野生型水稻，最終獲得基因型為nn的雄性不育植株。讓該植株與野生純合水稻雜交，得到的F1代________（可育/不可育）。

②為快速篩選可育種子與不育種子，科研人員將基因N、花粉敗育基因M（只在配子中表達(dá)）、紅色熒光蛋白基因R一起構(gòu)建重組Ti質(zhì)粒，可采用________法將其導(dǎo)入雄性不育植株（nn）細(xì)胞中，獲得雄性可育雜合體轉(zhuǎn)基因植株（已知N-M-R所在區(qū)段不發(fā)生交叉互換）。該植株自交得到的種子中紅色熒光：無(wú)熒光=________。選擇________種子種植自交，可繼續(xù)獲得不育類型。

（3）科研人員嘗試讓雜交水稻通過(guò)無(wú)性繁殖產(chǎn)生種子，解決留種繁殖問(wèn)題。

①研究發(fā)現(xiàn)，來(lái)自卵細(xì)胞中B基因的表達(dá)是啟動(dòng)受精卵發(fā)育成胚胎的必要條件，機(jī)制如下圖所示：

據(jù)圖分析，敲除精子中B基因后，則受精卵中來(lái)自卵細(xì)胞的B基因________。若讓卵細(xì)胞中的B基因表達(dá)，該卵細(xì)胞可直接發(fā)育為_(kāi)_______植株，因其不可育則不能留種繁殖。

②科研人員發(fā)現(xiàn)敲除雜交水稻中控制減數(shù)分裂的R、P、O三個(gè)關(guān)鍵基因，利用MiMe技術(shù)使其卵原細(xì)胞以有絲分裂方式產(chǎn)生“卵細(xì)胞”，則獲得的“卵細(xì)胞”與雜交水稻基因型________。

③基于上述研究，請(qǐng)你設(shè)計(jì)雜交水稻保持雜種優(yōu)勢(shì)適宜留種繁殖的方案：________。

六、交流評(píng)價(jià)、效果反饋

以小組的形式交流解題過(guò)程及答案，在相互交流和合作中剖析問(wèn)題，思維碰撞出新的火花，生成新的問(wèn)題。針對(duì)課堂上生成的問(wèn)題，開(kāi)展探究活動(dòng)，從而對(duì)學(xué)習(xí)效果進(jìn)行反饋。

黑龍江省牡丹江市第一高級(jí)中學(xué)