生物育种专题复习

吴磊

摘要  本文以生物育种专题复习课为切入点，采用“基于证据的精准教学策略”进行设计和开展教学工作，达到提高生物课堂教学时效和质量的目的。同时谨以此文致敬刚离世的杂交水稻之父——袁隆平。

关键词  生物育种;专题复习;基于证据的精准教学策略

生物育种方式包括选择育种、杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种及基因工程育种等。我校为切实提高课堂教学的效率，创立教法“基于证据的精准教学策略”，下面以生物育种复习课为例，对复习课的具体做法进行阐述。

一、基于学情，明确目标

教师认真研读课程标准以及教材，明确本节课的教学目标，精心设计学案。学案包含课标要求、书中淘金（梳理重要知识点，构建知识体系）、思维拓展、范例剖析及调查表（学生反馈学会了什么、还有哪些疑问）。针对本节教学目标，我设置了如下范例：

例1.2017年9月，袁隆平院士在国家水稻新品种与新技术展示现场观摩会上宣布了两项重大研究成果：一是耐盐碱的“海水稻”培育，二是吸镉基因被敲除的“低镉稻”最新研究进展。有关遗传分析见下表。

请回答：

（1）已知C+C-为中镉水稻，说明C+对C-的显隐性关系为                 。在进行水稻（2N=24）基因组测序时，应对         条染色体上的基因进行测序。

（2）若海水稻为纯合子，有可供选择的低镉水稻，为获得稳定遗传的耐盐低镉水稻。请设计杂交育种程序，用遗传图解（写出包括亲本在内的三代即可）表示，并用简要的文字说明                                                                。

例2.2020年11月，由杂交水稻之父袁隆平领衔的团队研发的杂交水稻，双季亩产突破 1500 公斤大关，其中，晚稻品种为第三代杂交水稻叁优一号，叁优一号具有高产、抗病、抗寒、抗倒伏等特点。培育叁优一号的关键技术突破发生在 2019年，科研团队成功得到水稻的一个抗寒基因 QTL-HAN1，他们将QTL-HAN1导入第二代杂交水稻，筛选出 QTL-HAN1基因成功整合到染色体上的高抗寒性T0植株，并成功诱导其正常表达。回答下列问题∶

（1）培育叁优一号过程中，首先得到体细胞含有一个抗寒基因（QTL-HAN）的T0植株，耐寒实验表明其具有高抗寒性。若让该植株自交，则子代表现高抗寒性植株所占的比例为         ，在子代高抗寒性植株中，能稳定遗传的个体所占的比例为         。

（2）某些T0植株体细胞含有两个QTL-HAN1基因，理论上，它们在染色体上的分布情况有下图所示三种类型（短横线表示 QTL-HAN1 基因）。

①将T0植株与非转抗寒基因水稻杂交，若子代高抗寒性植株所占比例为50%，则两个QTL-HAN1基因的整合位点属于图         所示类型，若子代高抗寒性植株所占的比例 100%，则两个 QTL-HAN1 基因的整合位点属于图         所示类型。

②让图丙所示类型的T0植株自交，子代中高抗寒性植株所占比例为         。

（3）水稻通过JA介导对低温作出反应，OTL-HANL编码一种氧化酶，可催化具活性的JA-Ⅱ转化为非活性的12OH-JA-Ⅰle，据此推测，JA-Ⅱ活性越高的水稻抗寒性越    。

二、问卷调查、收集证据

批阅学生学案，重点关注书中淘金和范例剖析，了解学生对重要知识点的理解和掌握情况以及综合运用能力。统计调查表中学生反馈的共性问题，拍照并在课堂上通过班班通多媒体展示，呈现证据。

三、分析论证、形成策略

书中淘金反映出学生对几种生物育种方式的原理掌握较好，范例剖析的两道例题体现出学生在遗传图解格式的规范性、遗传实验的设计、遗传学的计算以及基因工程相关知识点的运用等方面仍然存在不足。在充分了解学情的基础上，形成具体的教学策略。

四、任务驱动、精准教学

任务1：比较杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种及基因工程育种的原理。任务2：简述杂交育种的过程及意义。任务3：通过例题，掌握遗传图解的写法。任务4：遗传探究类实验的解题策略。任务5：遗传学计算题的解题思路。任务6：基因工程的工具及基本操作程序。任务7：遗传变异规律在生活中的其他应用。

五、实践应用、思维提升

高考对学生生物学业质量及学科素养的考察始终是通过对解题能力的考察来实现的，精选经典的练习题方可达到事半功倍的效果。在复习完本节重难点内容后，挑选下面综合性较强的一道练习题：

能力测评：杂交水稻是我国对当代世界农业的巨大贡献，在实际种植过程中体现了巨大的杂种优势。

（1）杂交水稻自交后代会产生性状分离，其原因是杂交水稻在减数分裂过程中发生了________的分离，导致其品质下降，因此不可直接留种。

（2）传统的杂交水稻制种过程中，需要选择花粉败育的品种（不育系）作为母本，这样可以避免自花受粉。为了解决不育系的获得和保持问题，科研人员做了如下研究：

①水稻的雄性可育是由N基因决定的，人工诱变处理野生型水稻，最终获得基因型为nn的雄性不育植株。让该植株与野生纯合水稻杂交，得到的F1代________（可育/不可育）。

②为快速筛选可育种子与不育种子，科研人员将基因N、花粉败育基因M（只在配子中表达）、红色荧光蛋白基因R一起构建重组Ti质粒，可采用________法将其导入雄性不育植株（nn）细胞中，获得雄性可育杂合体转基因植株（已知N-M-R所在区段不发生交叉互换）。该植株自交得到的种子中红色荧光：无荧光=________。选择________种子种植自交，可继续获得不育类型。

（3）科研人员尝试让杂交水稻通过无性繁殖产生种子，解决留种繁殖问题。

①研究发现，来自卵细胞中B基因的表达是启动受精卵发育成胚胎的必要条件，机制如下图所示：

据图分析，敲除精子中B基因后，则受精卵中来自卵细胞的B基因________。若让卵细胞中的B基因表达，该卵细胞可直接发育为________植株，因其不可育则不能留种繁殖。

②科研人员发现敲除杂交水稻中控制减数分裂的R、P、O三个关键基因，利用MiMe技术使其卵原细胞以有丝分裂方式产生“卵细胞”，则获得的“卵细胞”与杂交水稻基因型________。

③基于上述研究，请你设计杂交水稻保持杂种优势适宜留种繁殖的方案：________。

六、交流評价、效果反馈

以小组的形式交流解题过程及答案，在相互交流和合作中剖析问题，思维碰撞出新的火花，生成新的问题。针对课堂上生成的问题，开展探究活动，从而对学习效果进行反馈。

黑龙江省牡丹江市第一高级中学