生物育種專題復習

吳磊

摘要 ?本文以生物育種專題復習課為切入點，采用“基于證據的精準教學策略”進行設計和開展教學工作，達到提高生物課堂教學時效和質量的目的。同時謹以此文致敬剛離世的雜交水稻之父——袁隆平。

關鍵詞 ?生物育種;專題復習;基于證據的精準教學策略

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。我校為切實提高課堂教學的效率，創立教法“基于證據的精準教學策略”，下面以生物育種復習課為例，對復習課的具體做法進行闡述。

一、基于學情，明確目標

教師認真研讀課程標準以及教材，明確本節課的教學目標，精心設計學案。學案包含課標要求、書中淘金（梳理重要知識點，構建知識體系）、思維拓展、范例剖析及調查表（學生反饋學會了什么、還有哪些疑問）。針對本節教學目標，我設置了如下范例：

例1.2017年9月，袁隆平院士在國家水稻新品種與新技術展示現場觀摩會上宣布了兩項重大研究成果：一是耐鹽堿的“海水稻”培育，二是吸鎘基因被敲除的“低鎘稻”最新研究進展。有關遺傳分析見下表。

請回答：

（1）已知C+C-為中鎘水稻，說明C+對C-的顯隱性關系為 ? ? ? ? ? ? ? ? 。在進行水稻（2N=24）基因組測序時，應對 ? ? ? ? 條染色體上的基因進行測序。

（2）若海水稻為純合子，有可供選擇的低鎘水稻，為獲得穩定遺傳的耐鹽低鎘水稻。請設計雜交育種程序，用遺傳圖解（寫出包括親本在內的三代即可）表示，并用簡要的文字說明 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。

例2.2020年11月，由雜交水稻之父袁隆平領銜的團隊研發的雜交水稻，雙季畝產突破 1500 公斤大關，其中，晚稻品種為第三代雜交水稻叁優一號，叁優一號具有高產、抗病、抗寒、抗倒伏等特點。培育叁優一號的關鍵技術突破發生在 2019年，科研團隊成功得到水稻的一個抗寒基因 QTL-HAN1，他們將QTL-HAN1導入第二代雜交水稻，篩選出 QTL-HAN1基因成功整合到染色體上的高抗寒性T0植株，并成功誘導其正常表達。回答下列問題∶

（1）培育叁優一號過程中，首先得到體細胞含有一個抗寒基因（QTL-HAN）的T0植株，耐寒實驗表明其具有高抗寒性。若讓該植株自交，則子代表現高抗寒性植株所占的比例為 ? ? ? ? ，在子代高抗寒性植株中，能穩定遺傳的個體所占的比例為 ? ? ? ? 。

（2）某些T0植株體細胞含有兩個QTL-HAN1基因，理論上，它們在染色體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QTL-HAN1基因的整合位點屬于圖 ? ? ? ? 所示類型，若子代高抗寒性植株所占的比例 100%，則兩個 QTL-HAN1 基因的整合位點屬于圖 ? ? ? ? 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JA介導對低溫作出反應，OTL-HANL編碼一種氧化酶，可催化具活性的JA-Ⅱ轉化為非活性的12OH-JA-Ⅰle，據此推測，JA-Ⅱ活性越高的水稻抗寒性越 ? ?。

二、問卷調查、收集證據

批閱學生學案，重點關注書中淘金和范例剖析，了解學生對重要知識點的理解和掌握情況以及綜合運用能力。統計調查表中學生反饋的共性問題，拍照并在課堂上通過班班通多媒體展示，呈現證據。

三、分析論證、形成策略

書中淘金反映出學生對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出學生在遺傳圖解格式的規范性、遺傳實驗的設計、遺傳學的計算以及基因工程相關知識點的運用等方面仍然存在不足。在充分了解學情的基礎上，形成具體的教學策略。

四、任務驅動、精準教學

任務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2：簡述雜交育種的過程及意義。任務3：通過例題，掌握遺傳圖解的寫法。任務4：遺傳探究類實驗的解題策略。任務5：遺傳學計算題的解題思路。任務6：基因工程的工具及基本操作程序。任務7：遺傳變異規律在生活中的其他應用。

五、實踐應用、思維提升

高考對學生生物學業質量及學科素養的考察始終是通過對解題能力的考察來實現的，精選經典的練習題方可達到事半功倍的效果。在復習完本節重難點內容后，挑選下面綜合性較強的一道練習題：

能力測評：雜交水稻是我國對當代世界農業的巨大貢獻，在實際種植過程中體現了巨大的雜種優勢。

（1）雜交水稻自交后代會產生性狀分離，其原因是雜交水稻在減數分裂過程中發生了________的分離，導致其品質下降，因此不可直接留種。

（2）傳統的雜交水稻制種過程中，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）、紅色熒光蛋白基因R一起構建重組Ti質粒，可采用________法將其導入雄性不育植株（nn）細胞中，獲得雄性可育雜合體轉基因植株（已知N-M-R所在區段不發生交叉互換）。該植株自交得到的種子中紅色熒光：無熒光=________。選擇________種子種植自交，可繼續獲得不育類型。

（3）科研人員嘗試讓雜交水稻通過無性繁殖產生種子，解決留種繁殖問題。

①研究發現，來自卵細胞中B基因的表達是啟動受精卵發育成胚胎的必要條件，機制如下圖所示：

據圖分析，敲除精子中B基因后，則受精卵中來自卵細胞的B基因________。若讓卵細胞中的B基因表達，該卵細胞可直接發育為________植株，因其不可育則不能留種繁殖。

②科研人員發現敲除雜交水稻中控制減數分裂的R、P、O三個關鍵基因，利用MiMe技術使其卵原細胞以有絲分裂方式產生“卵細胞”，則獲得的“卵細胞”與雜交水稻基因型________。

③基于上述研究，請你設計雜交水稻保持雜種優勢適宜留種繁殖的方案：________。

六、交流評價、效果反饋

以小組的形式交流解題過程及答案，在相互交流和合作中剖析問題，思維碰撞出新的火花，生成新的問題。針對課堂上生成的問題，開展探究活動，從而對學習效果進行反饋。

黑龍江省牡丹江市第一高級中學