新课标高中生物知识在促进农业生产中的应用

叶竟茂

摘要： 文章探讨了新课标下高中生物知识在促进农业增产增收中的应用：首先，进行生物育种；第二，科学规划，优化结构；第三，精心管理，措施得力。

关键词： 新课标高中生物教学农业生产

2012年2月1日，中共中央、国务院近日印发了《关于加快推进农业科技创新持续增强农产品供给保障能力的若干意见》，即2012年的中央一号文件中指出：“做好2012年农业农村工作，稳定发展农业生产，确保农产品有效供给，对推动全局工作、赢得战略主动至关重要”；“实现农业持续稳定发展、长期确保农产品有效供给，根本出路在科技。农业科技是确保国家粮食安全的基础支撑，是突破资源环境约束的必然选择，是加快现代农业建设的决定力量，具有显著的公共性、基础性、社会性。 必须紧紧抓住世界科技革命方兴未艾的历史机遇，坚持科教兴农战略，把农业科技摆上更加突出的位置，下决心突破体制机制障碍，大幅度增加农业科技投入，推动农业科技跨越发展，为农业增产、农民增收、农村繁荣注入强劲动力”……其中，“毫不放松抓好粮食生产”和“狠抓‘菜篮子产品供给”，写在文件的第一条和第二条位置，可见中央对科技兴农，提高农业产量的重视。新课标和新考纲对学生的能力要求中指出：“理论联系实际，综合运用所学知识解决自然界和社会生活中的一些生物学问题。”在新版高中生物教材中，也有相关的知识有利于促进农业增产，联系实际，实在是很好的高考材料，现整理如下。

一、科技兴农，良种先行

即首先进行生物育种。生物育种是指人们按照自己的意愿，依据不同的育种原理，有目的、有计划地获得人们所需要的生物新品种。在高中生物教材中，列举多种育种方法，也是历年高考的重点之一，现总结如下。

1.诱变育种

（1）原理：基因突变（产生新基因）。

（2）方法：用物理因素（如X射线、γ射线、紫外线、激光、电离辐射等）或化学因素（如亚硝酸、碱基类似物、硫酸二乙酯、秋水仙素等多种化学药剂）或太空诱变育种（用宇宙强辐射、微重力等条件）处理生物。

（3）作用时期：有丝分裂间期或减数第一次分裂间期（即DNA复制过程）。

（4）优点：能大大提高变异频率，加速育种进程，可大幅度改良某些性状，创造人类需要的变异类型，从中选择培育出优良的生物品种；变异范围广。

（5）缺点：有利变异少，须大量处理材料；诱变的方向和性质不能控制。改良数量性状效果较差，具有盲目性。

（6）举例：青霉素高产菌株、太空椒、高产小麦、“黑农五号”大豆等。

2.杂交育种

（1）原理：基因重组（旧基因新组合）。

（2）方法：具有不同优良性状的亲本杂交获得F1、再自交得F2、种植F2获得植株后，鉴别、选择所需类型，有时需不断自交选种。（不同个体间杂交产生后代，然后连续自交后，筛选所需纯合子）

（3）作用时期：有性生殖的四分体时期（交换型重组）或减数第一次分裂后期（自由组合型重组）。

（4）优点：使同种生物的不同品种优良性状集中于同一个个体上，具有预见性。

（5）缺点：育种周期长，杂交后代会出现性状分离，需连续自交才能选育出需要的优良性状。

（6）举例：矮茎抗锈病小麦、中国黑白花牛等。

3.多倍体育种

（1）原理：染色体数目变异。

（2）方法：通常用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。

（3）优点：可培育出自然界中没有的新品种，且培育出的植物器官大，产量高，营养丰富。

（4）缺点：结实率低，发育延迟（晚熟）。

（5）举例：三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦等。

4.单倍体育种

（1）原理：染色体数目变异。

（2）方法：先进行花药离体培养获得单倍体植株，再用秋水仙素诱导染色体数目加倍，获得正常植株（一般是纯合子）。

（3）优点：能明显缩短育种年限，加速育种进程，自交后代不发生性状分离。

（4）缺点：技术相当复杂，需与杂交育种结合，其中的花药离体培养过程需要组织培养技术手段的支持，多限于植物。

（5）举例：“京花一号”小麦等。

5.基因工程育种

（1）原理：基因重组（人工基因重组）

（2）方法：基因工程基本操作程序的四个步骤（目的基因的获取→表达载体的构建→目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定）

（3）优点：方向明确，目的性强，可以按照人们的意愿定向改造生物且缩短育种周期。

（4）缺点：可能会引起生态危机，技术难度大。

（5）举例：抗虫棉、耐寒的番茄、抗除草剂大豆、增强甜味的水果、生产胰岛素的工程菌、转基因鲤鱼等。

6.细胞工程育种

可分为植物细胞工程育种和动物细胞工程育种，主要表现为植物体细胞杂交和动物细胞核移植，列表比较如下：

7.植物激素育种

（1）原理：适宜浓度的生长素可以促子房发育成果实。

（2）方法：在未受粉的雌蕊柱头上涂抹一定浓度的生长素类似物溶液，子房就可以发育成无子果实。

（3）优点：由于生长素所起的作用是促进果实的发育，并不能导致植物的基因型的改变，因此该种变异类型是不遗传的。

（4）缺点：该种方法只适用于植物。

（5）举例：无子番茄的培育。（注意区别于三倍体无子西瓜）

二、科学规划，优化结构

不久前的“豆你玩”、“姜你军”、“蒜你狠”等农产品价格大幅度波动，究其原因除了炒作外，种植的规划和结构不合理也是重要原因之一。优化结构体现如下：

1.坚持种植农作物的种类多样化，增强农作物抵抗力的稳定性，既可减少病虫害发生，又可减少使用农药造成的环境污染和破坏。

2.遵循物质循环再生和能量分级利用原理，科学设计人工生态系统，合理调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分，实现能量的最有效的利用。如南方“桑基鱼塘”生产模式就是典型的成功范例。

3.实行多茬种植和轮作种植相结合，避免同一地块长期种植单一农作物导致土壤肥力下降，农作物减产。

三、精心管理，措施得力

提高农作物产量的实质就是提高植物光合作用的效率。结合影响光合作用的因素，除了植物的内部因素外，还有一些环境因素。我们在管理过程中，主要针对环境因素，采取得力措施，精细管理，促进农作物增产。

1.光照的影响。光是光合作用的必备条件。在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强，但是，超过一定强度后，光照强度再增强，光合作用强度不再增强；不同光质对农作物有机产物也有不同，蓝紫光有利于合成蛋白质，红橙光有利于形成糖类等；光照时间长短，也会对产量有直接影响。可在生产中采用轮作、人工光照等措施。

3.水、肥（即矿质元素或无机盐）的影响。水、肥也是光合作用的原料。这要求我们懂得不同农作物的需水需肥的规律，适时适量地浇水施肥，既要满足植物生长需要，又不能浪费。

4.温度的影响。温度主要是通过影响光合作用过程中有关的酶的活性影响光合作用的效率。在生产中可利用温室大棚控制温度，适当增加昼夜温差，白天调到光合作用的最适温度，提高光合作用；晚上适当降低温度，降低呼吸作用对有机物的消耗，增加有机物的积累。