第六章 从杂交育种到基因工程
第一部分 教学分析与提示
【内容提示】
（一）内容结构
（二）内容特点
1．本章教材内容与课程标准的关系
《普通高中生物课程标准（实验）》（下称《标准》）对本章内容的要求有两项：（1）搜集生物变异在育种上应用的事例。（2）关注转基因生物和转基因食品的安全性。其中“搜集”是理解水平的知识性目标动词；“关注”属于反应（认同）水平的情感性目标动词。教材把本章内容分为两节，第一节《杂交育种和诱变育种》，对应《标准》的“搜集生物变异在育种上应用的事例”这一要求；第二节《基因工程及其应用》，对应《标准》的“关注转基因生物和转基因食品的安全性” 这一要求。《标准》还提出了两项活动建议：（1）运用遗传和变异原理，解决生产和生活实际中的问题。（2）进行转基因生物和转基因食品安全性的资料收集和分析。由于本章内容丰富，有条件的学校最好能配备电脑、投影等电化教学设备，若学校没有上述条件，就要充分运用好挂图、模型、报章、杂志等丰富的资源辅助教学。本章教学中要提倡或维护生生、师生平等交流互动的人际关系，教师要运用各种方法，促进师生和生生的思维碰撞和情感的交流，达到《标准》对知识、情感、能力目标的要求。
2．在教学内容的组织上体现了科学和技术之间互动发展的关系
本章教材在学生学习了遗传与变异的基本原理的基础上，以“方法介绍――突出优点――局限性思考”为主要线索，讲述遗传与变异的基本原理在实践上的应用。教材通过截取杂交育种、诱变育种和基因工程这三个最有代表性的阶段，介绍育种技术的递进发展历程，说明超越已有技术的局限性是育种技术的不断完善与发展的动力和原因，揭示科学和技术是在不断发现与超越的过程中互动发展的关系，有利于学生认识科学技术的本质。
3．注意引导学生的自主学习
教学内容呈现方式灵活，注意引导学生从教材中提取信息，培养学生自主学习的能力。教学内容的呈现还具有一定的开放性，展示了对转基因食品安全性问题认识的不同观点，引导学生对转基因生物和转基因食品的安全性问题的关注、思考和交流。通过对转基因食品安全性问题的研讨，进一步理解育种的原理和育种技术的发展历程，理解“科学、技术、社会”之间的内在的密切联系。
（三）本单元在高中生物新课程中的地位和作用
本章把前五章关于遗传和变异基本原理在生产实践中的应用进行综合讲述，突出生物技术的改进对生物学知识、原理的应用所起的推动作用，帮助学生认识科学技术的本质。生物育种知识是高中生物新课程教学中的重点知识，该知识内容不仅是必修2的学习主线之一，还与选修3现代生物科技专题中的基因工程专题有密切的联系。育种知识不仅与生产实践有着密切的联系，而且通过该内容的分析学习，还可以训练学生的各方面能力。
（四）本单元与高中生物新课程中其他章节的联系
第1章的分离定律与自由组合定律，为理解本章介绍的传统育种方法所依据的遗传学原理打下了基础。第三章中有关DNA的结构、基因的本质，第4章中基因指导蛋白质合成等内容，是学习本章基因工程及其应用的基础。第5章中有关基因突变的内容是学习本章诱变育种的基础。本章关于基因工程及其应用的内容是学习选修3现代生物科技专题中的基因工程专题的基础。
【目标提示】
（一）知识目标
1．简述杂交育种和诱变育种的概念，举例说明杂交育种和诱变育种方法的优点和不足。（简述杂交育种和诱变育种的作用及其局限性。）
2．举例说明杂交育种、诱变育种在生产中的应用。
3．讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。
4．简述基因工程的基本原理。
5．举例说明基因工程在农业、医药等领域的应用。
（二）能力目标
1．通过对杂交育种和诱变育种的实例分析和比较，提高运用遗传和变异规律解决生产、生活中的问题的能力。
2．进行转基因生物和转基因食品安全性的资料收集和分析。
（三）情感目标
1．讨论从杂交育种到基因工程这一科技发展历程中，科学、技术和社会的相互作用。
2．通过对我国杂交育种和诱变育种成果的了解，关注我国的育种技术的发展及在国际上的竞争能力，认同育种技术的改进对解决粮食危机等问题的重要性。
3．关注转基因生物和转基因食品的安全性。
【教学建议与提示】
本章以育种技术的递进发展历程来组织教学内容，教师在教学过程中要抓住育种技术的不断突破与不断改进这一主线，重点引导学生运用遗传学原理分析不同育种阶段的育种技术，发现其优缺点，应用所学的遗传学知识，尝试设计突破已有育种技术局限的途径。
《标准》必修部分没有对本章关于基因工程的基本原理的内容作出明确的要求，只是在选修3提出了“简述（了解）基因工程的原理和技术”的要求。本章增加这一内容的目的主要是从教材知识体系的完整性；分析转基因生物和转基因食品的安全性的问题所需要的基础知识等方面考虑。因此，对基因工程的基本原理和过程的学习不宜拓展和加深，应控制在一般了解的水平。应侧重于对基因工程育种技术优缺点的分析和对转基因生物和转基因食品的安全性的问题的讨论上。
建议结合第5章的单倍体育种和多倍体育种两个内容进行常用育种方法小结，以便更好地落实《标准》的“搜集生物变异在育种上应用的事例”这一目标要求。
第二部分 教学设计
第1节 杂交育种与诱变育种
【教学目标】
（一）知识目标
1．简述杂交育种和诱变育种的概念，举例说明杂交育种和诱变育种方法的优点和不足。（简述杂交育种和诱变育种的作用及其局限性。）
2．举例说明杂交育种、诱变育种在生产中的应用。
3．讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。
（二）能力目标
通过对杂交育种和诱变育种的实例分析和比较，提高运用遗传和变异规律解决生产、生活中的问题的能力。
（三）情感目标
1．讨论从杂交育种到基因工程这一科技发展历程中，科学、技术和社会的相互作用。
2．通过对我国杂交育种和诱变育种成果的了解，关注我国的育种技术的发展及在国际上的竞争能力，认同育种技术的改进对解决粮食危机等问题的重要性。
【教学重点与难点】
1．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。
2．教学难点
杂交育种和诱变育种的优点和局限性。
【教学设计】
第一课时
教师的组织和引导 学生活动 达成目标 主要板书
教师组织学习小组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）
提出问题：
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原理及其优缺点。
教师在学生阅读教材的基础上，组织学生交流上述问题。
若学生不能较好地回答上述问题，教师可以通过对问题的分解，实施进一步的引导：
（1）古印第安人培育玉米的方法称为 。
（2）这里的“选择”的含义是 。
（3）“用作祭的玉米是在隔离条件下种植的”其中“隔离”作用是 。
（4）选择育种的优缺点是 。
（5）现代育种工作是否运用选择育种的“汰劣留良”这一措施？ 学生的资料展示和交流
学生阅读资料，认同资料中提出的问题。学生带着问题阅读教材P98页。
学生思考回答。
学生作答：
（1）选择育种
（2）汰劣留良
（3）防止质劣玉米与选择的具有优良性状的玉米杂交，使优良性状得到不断的积累。
（4）优点：技术简单、容易操作。
缺点：选择范围有限，育种周期长。
（5）学生带着这一问题继续学习。 引发探究的欲望
运用现代遗传学知识解释选择育种的原理。
运用遗传学知识分析选择育种的原理。 第6章 从杂交育种到基因工程
第1节杂交育种和诱变育种
选择育种：利用自然条件下的生物变异，汰劣留良，长期选择，培育优良品种。
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，在已有的性状组合中选育优良品种。
每种生物都有不少性状，这些性状有的是优良性状，有的是不良性状，而且不同的优良性状存在于不同的品种中。人们一直设想如果能想办法去掉不良性状，让优良性状集于一身，创造出自然条件下没有的新性状组合，突破选择育种的局限，培育出具有优良性状组合的新品种。
提出问题：
2．已知小麦的高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（T）对易染锈病（t）为显性，两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染病两纯系品种。你用什么方法能把两个品种的优良性状结合在一起，又能把双方的缺点都去掉？将你的设想用遗传图解表示出来。
教师检查、引导，学生做完后，请学生展示自己方案，生生、师生开展交流研讨，最后总结出两种方案。
提出问题：
3．上述两种方法在哪一个环节就已经实现了基因重组？
4．上述两种方法是否运用了“汰劣留良”的措施？举例说明。
教师引导和点拨。
5．与选择育种比较，杂交育种有什么优点？
6．通过上述的讨论，请你用几个关键词表述杂交育种的概念。
教师引导，总结教材P99页的杂交育种的概念。
7．还有什么育种方法有可能缩短育种年限，使具有小麦的矮杆抗锈病的品种能更迅速在生产实践上得到应用？请作简要分析。
教师引导，师生共同写出单倍体育种的遗传图解。
展示资料，提出问题：
8．通过有性杂交获得F1代优势品种的方法在草木花卉，尤其是在一二年生草花中应用很广泛，如矮牵牛、万寿菊等。国际上的一些草花种子公司，主要就是进行F1代种子的大量生产与销售。该方法与杂交育种方法有何不同？
教师分析：
上述育种方法是利用了杂种优势。杂种优势是生物界普遍存在的现象，它是指基因型不同的亲本个体相互杂交产生的杂种第一代，在生长势、生活力、繁殖力、抗逆性、产量和品质等一种或多种性状优于两个亲本的现象。
归纳——提升
在上述学习和分析的基础上，教师引导学生总结杂交育种的方法、特点、优点、缺点。 让每一个学生动手做题，可能有二种做法。
方法一
从自交后代中挑选矮杆抗病个体的植株，采收种子留下做种，经过几代汰劣留良的选择过程，就可以得到新的优良品种了。
方法二
学生思考、讨论后得出：方法一和方法二均在杂种一代就已实现了基因重组。
学生思考、讨论后得出：有。如方法一，从F1种选择表现型为矮杆、抗锈病的品种进一步培育，淘汰其他表现型的品种，该过程采用了选择育种的汰劣留良的措施。
学生思考、讨论后得出：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。
学生思考、讨论后得出：优良性状、交配、基因重组、选择、培育、新品种。
学生可能回答：
单倍体育种
单倍体育种遗传图解
学生阅读资料，分析问题，生生、师生讨论后得出：不需要经过选择和培育纯种；需要年年配制F1代杂交种。
方法：杂交→自交→选优
特点：（1）通过有性生殖实现基因重组（符合基因的自由组合定律或染色单体上的基因重组）；（2）保证优良性状的组合不发生分离（稳定遗传）；（3）育种年限长。
优点：能根据人的预见把位于两个品种上的优良性状集于一身。
缺点：（1）只能利用已有基因的重组，按需选择，不能创造新的基因；（2）杂交后代会出现分离现象，育种进程缓慢，过程复杂。
运用自由组合定律的知识和书写遗传图解的技能解释杂交育种中的基因重组的现象。培养学生运用所学的知识和技能解决实际问题的能力。
加强对基因重组本质的理解。
突出“选择”的作用。
了解不同育种方法的内在联系。
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