基因工程及其应用板书设计及意图

《生物育种》教学设计

氾水高级中学

刘婷婷

1.教学设计思想

通过多媒体课件等直观手段的使用，以增加复习课的知识容量，有利于知识点的展示并能激发学习兴趣。育种方法与当今科技的联系非常紧密，结合当今的科技发展，借助多媒体创设与教学内容相适应的具体环境或氛围，有利于引发学生的思考，激发好奇心和创造欲望，丰富想象力，提高学习兴趣。通过创设情境能充分调动学生的学习积极性，然而学生对各种育种知识可能还仅仅停留在表面的感性认识，进一步设计相关问题引发学生探索问题的实质，并迅速抓住关键点。以问题为中心，把问题作为知识纽带，使学生头脑中存放大量需要解决的问题，能进一步激发学生的学习热情，达到对教学内容具体而深刻的理解。

2.教材分析

高中阶段教材中涉及到的育种方法有：杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种、转基因育种、细胞工程育种。育种方法在教材中分布较散，且阐述的内容在知识点的深度和广度上都显得不足，将它们集中在一起作为一个专题来学习，有利于引导学生理清这些知识间的内在联系，帮助学生构建知识网络，着重从本质上揭示其内在联系和规律，做好学科内的综合。育种方法是遗传和变异、基因工程、细胞工程等知识在现实生活中的应用实例，是生物科学与当今科技发展相结合的典型内容，也是近几年高考命题的热点，因此在复习中，有安排该专题的必要。

3.学情分析

遗传、变异的基础知识和现代科技专题的基础知识学生已经初步具备（但可能有遗忘），教学过程中也已经大体了解了各种育种方式的基本内容，包括基本程序、变异来源、优缺点等，但对各种育种方式间的联系与区别不是很明了、清晰，加之遗忘的存在，造成部分基本概念缺失、混淆，很多同学就在解决本部分问题时，感到茫然和无措。加之高一课时紧张，本部分知识难度较大，而我校生源较差，很多同学本部分知识学习后存在严重的夹生现象，更使学生对本部分内容的相关题目存在畏惧心理。

4.教学目标

4.1知识目标

（1）生物育种的方式、原理、过程及每种育种方式的特点。

（2）能根据育种方式的特点，选择最合适的育种方案并能写出几种常用的育种过程。

4.2能力目标

（1）通过情境的讨论、思考、培养发散思维、创新思维能力，知识的迁移能力和文字表达能力。

（2）通过方案比较，培养比较归纳能力和严密的思维能力。

4.3情感、态度和价值观目标

培养学生合作精神和严谨的科学态度，也使学生认识到生命科学的重要性。

5．课前准备

鉴于学生的学习现状，教师在上课前除了充分备好教案、备好学生外，还要给予学生相关的预习题目，并可以采用编撰简单内容的表格、有趣的故事等方法使学生基本具备完成本节教学任务的基础知识。

6.教学过程

6.1植物育种的方式及过程（见表）

教学过程

问题情境1

教师活动

例1：小麦高秆（d）对矮秆1 学生活动

讨论、思考

能力培养

审题能力

（d）为显性、搞锈病（t）对易染锈病（t）为显性（基因自由组合），现有纯合（ddtt）？请写出两种育种方案

引导学生提出多种方案

引导学生根据育种方式的特点进行可行性比较

要求学生在黑板上演示育种方案

引导学生注意一些细节

方案设想

可行性比较

方案展示

方案评价

问题情境2

方案：杂交育种、单倍体育种、诱变育种、基因工程育种

最佳方案：单倍体育种

知识迁移能力

发散思维能力

创新思维能力

分析能力

文字表达能力

思维的严密性

知识迁移能力

语言表达能力

知识迁移能力

知识归纳能力

在黑板上演示杂交育种、单倍体育种方案

纠错：杂交育种中纯合子的获得不能通过测交，而应改为逐代自交；

若有亲缘关系较远的两种植

物作为育种材料、培育出具有思考、讨论

两者遗传特性的植物新品种，

该如何育种？

引导学生回忆生物工程相关内容

简述方案：（1）植物体细胞杂交技术；（2）基因工程培养转基因植物

方案设想

分析、归纳

引导学生根据各育种方式

的（1）最简易方法：杂交育种

特点进行归纳

（2）最快速方法：单倍体育

种

（3）种间育种法：基因工程、植物体细胞杂交

（4）创造新性状：诱变育种

教师活动

学生活动

6.2动物育种的方式及过程（见表）

学习过程

问题情境1

能力培养

审题能力

例2：现有黑色短毛兔（bbee）

和褐色长毛兔（bbee）。问可讨论、思考

用哪些方法育成能稳定遗传

的黑色长毛兔。

引导学生提出多种方案

引导学生根据育种方式的特点进行可行性比较

要求学生在黑板上演示育种方案

引导学生注意一些细节

方案设想

可行性比较

方案展示

与植物杂交育种过程相比较

方案：杂交育种、诱变育种、发散思维能力

基因工程育种

创新思维能力

最佳方案：杂交育种

在黑板上演示杂交育种方案

分析能力

文字表达能力

区别：（1）杂交育种中纯合思维的严密性

子的获得不能通过逐代自

交，而应改为测交；（2）比植物杂交育种所需年限短。

2

问题情境2

分析思考

基因工程育种时，最好选择什么细胞作为目的基因的受体细胞？

引导学生回忆生物工程

思考、讨论

培育转基因动物时目的基因的最佳受体细胞是受精卵，既可保证动物所有体细胞都有目的的基因，又可表现出细胞的全能性

分析能力

语言表达能力

知识迁移能力

分析、归纳

引导学生根据各育种方式的（1）最简易方法：杂交育种

知识归纳能力

特点进行归纳

（2）种间育种法：基因工程

（3）创造新性状：诱变育种

生物育种是一门很复杂的技术，针对不同的生物应采用不同的育种方式，要对各种育种方式进行比较，选择简易、

可操作的方式。同一种育种方式应用于不同的生物也会有不尽相同的育种过程，所以我们无论在生产实践中还是有关习题训练中都应灵活应用。

最后，进行课堂小结，（多媒体展示并印发，其中部分简单内容由学生完成）

6.3 各种育种方式的比较

名称

杂交育种

原理

方法

优点

使分散在同一物种不同品种间的多个优良性状集中于同一个体上，即“集优”

提高变异频率；加快育种进程；大幅度改良性状

大大缩短育种年限；子代均为纯合体

缺点

(1)育种时间长；(2)局限于同种或亲缘关系较近的个体

应用

用纯种高秆抗病与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦

杂交→自交→

筛选出符合要基因重组

求的表型，通过自交至不再发生性状分离为止

(1)物理：紫外基因突变

线、射线、激光等；(2)化学：秋水仙素等

染色体变异

染色体变异

异源DNA重组

二倍体→单倍体→纯合体

用一定浓度秋水仙素处理萌发的种子或幼苗

提取目的基因→与运载体结合→导入受体细胞→目的基因的检测与表达→筛选出符合要求的新品种

诱变育种

单倍体育种

多倍体育种

转基因育种

有利变异少，高产青霉素菌工作量大，需株

大量处理供

试材料

技术复杂

用纯种高秆抗病与矮秆不抗病小麦快速培育矮秆抗病小麦

三倍体无籽西瓜、八倍体小黑麦

转基因抗虫棉

植株茎秆粗壮，果实、种子都比较大，营养物质含量提高

目的性强；育种周期短；克服远缘杂交不亲和的障碍

技术复杂；发育延迟，结实率低，一般只适合于植物

技术复杂；生态安全问题多

3

细胞工程育种

植物体细胞杂交

动物体细胞克隆

动物细胞隔合

植细胞的全能性

去细胞壁→诱导融合→组织培养获得植株

克服远缘杂交技术复杂

不亲和的障碍；

大大扩展了用于亲本杂交组合的范围

克服远缘杂交技术复杂

不亲和的障碍；

可用于繁育优良动物、濒危动物

克服远缘杂交不亲和的障碍

技术复杂

可育性，如“白菜-甘蓝”的培育

克隆羊“多莉”

细胞核的核移植、胚胎移全能性；植

细胞增殖

细胞增殖

细胞隔合、细胞

培养

单克隆抗体的制备

7.板书设计

生物育种

一．植物育种

1.常见育种方式

2.不同物种生物间的育种方式

二．动物育种

1.常见育种方式

2.不同物种生物间的育种方式

三．各种育种方式的比较

8.作业设计

8.1.课堂作业（训练）

训练1．冬小麦是我国重要的粮食作物，农业科技人员不断进行研究以期获得矮秆抗病的新品种。下列三组实验是对不同育种方法的探索，有关叙述错误的是 (

)

A．A、B、C组所运用的育种方法分别是杂交育种、单倍体育种和诱变育种

B．C组γ射线要处理萌发的种子或幼苗

C．A组用F1获得F2的方法是自交，F2中的矮秆抗病植株中不能稳定遗传的占2/3 D．B组F2中的矮秆抗病植株可以直接用于生产

训练2．如图为利用玉米(2N＝20)的幼苗芽尖细胞(基因型BbTt)进行实验的流程示意图。下列有关分析不正确的是 (

) A．基因重组发生在图中②过程，过程③中能够在显微镜下看到染色单体的时期是前期和中期

B．秋水仙素用于培育多倍体的原理是其能够抑制纺锤体的形成

C．植株A为二倍体其体细胞内最多有4个染色体组，植株C属于单倍体其发育起点为

配子

D．利用幼苗2进行育种的最大优点是明显缩短育种年限，植株B纯合的概率为25% 训练3．西瓜消暑解渴，深受百姓喜爱，其中果皮深绿(G)对浅绿(g)为显性，大子(B)对小子

4

(b)为显性，红瓤(R)对黄瓤(r)为显性，三对基因分别位于三对同源染色体上。已知西瓜的染色体数目2n＝22，请根据下面的几种育种方法流程图回答有关问题。

注：甲为深绿皮黄瓤小子，乙为浅绿皮红瓤大子，且甲、乙都能稳定遗传。

(1)通过①过程获得无子西瓜A时用到的试剂1是________。

(2)②过程常用的试剂2是____________；通过③过程得到无子西瓜B，从产生变异的来源来看，该过程属于____________。

(3)若甲、乙为亲本，通过杂交获得F1，F1相互受粉得到F2，该过程的育种方式为________，F2深绿皮小子中，能稳定遗传的概率是________。

(4)通过⑧过程获得的单倍体植株细胞中含________条染色体。

训练4.肥胖与遗传密切相关，是影响人类健康的重要因素之一。某肥胖基因发现于一突变系

肥胖小鼠，人们对该基因进行了相关研究。

(1)为确定其遗传方式，进行了杂交实验，根据实验结果与结论完成以下内容。

实验材料：____________________小鼠；杂交方法：________________。

实验结果：子一代表现型均正常；结论：遗传方式为常染色体隐性遗传。

(2)正常小鼠能合成一种蛋白类激素，检测该激素的方法是____________。小鼠肥胖是由于正常基因的编码链(模板链的互补链)部分序列“CTC CGA”中的一个C被T替换，突变为决定终止密码(UAA或UGA或UAG)的序列，导致该激素不能正常合成，突变后的序列是________，这种突变________(填“能”或“不能”)使基因的转录终止。

(3)在人类肥胖症研究中发现，许多人能正常分泌该类激素却仍患肥胖症，其原因是靶细胞缺乏相应的_________________。

8.2.课后作业（训练）

训练1．已知小麦的高秆对矮秆为显性、抗病对不抗病为显性、分别由D/d和T/t控制，这两对等位基因的遗传符合基因的自由组合定律。现利用如图两种育种方法来获得矮秆抗病的植株。下列叙述错误的是(

)

A．图中③④⑤的基因型分别是DDTT、ddTT、ddtt B．图中F2中从上到下所列基因型的个体比例为3∶9∶3∶1

C．图中F3矮秆抗病的植株中，纯合子占2/5 D．图中⑥代表的含义是连续多代自交

训练2.小鼠的皮毛颜色由常染色体上的两对基因控制，其中A/a控制灰色物质合成，B/b控制黑色物质合成。两对基因控制有色物质合成的关系如下图：

基因Ⅰ基因Ⅱ白色前体物质――→有色物质1――→有色物质2

(1)选取三只不同颜色的纯合小鼠(甲－灰鼠，乙－白鼠，丙－黑鼠)进行杂交，结果如下：

亲本组合

F1

F2

实验一

甲×乙

全为灰鼠

9灰鼠∶3黑鼠∶4白鼠

实验二

乙×丙

全为黑鼠

3黑鼠∶1白鼠

①两对基因(A/a和B/b)位于________对染色体上，小鼠乙的基因型为________。

5

②实验一的F2代中，白鼠共有________种基因型，灰鼠中杂合体占的比例为________。

③图中有色物质1代表________色物质，实验二的F2代中黑鼠的基因型为________。

(2)在纯合灰鼠群体的后代中偶然发现一只黄色雄鼠(丁)，让丁与纯合黑鼠杂交，结果如下：

亲本组合

F1

F2

F1黄鼠随机交配：3黄鼠∶1黑鼠

丁×纯合黑实验三

1黄鼠∶1灰鼠

鼠

F1灰鼠随机交配：3灰鼠∶1黑鼠

①据此推测：小鼠丁的黄色性状是由基因________突变产生的，该突变属于________性突变。

②为验证上述推测，可用实验三F1代的黄鼠与灰鼠杂交。若后代的表现型及比例为

________，则上述推测正确。

③用3种不同颜色的荧光，分别标记小鼠丁精原细胞的基因A、B及突变产生的新基因，观察其分裂过程，发现某个次级精母细胞有3种不同颜色的4个荧光点，其原因是________________________。

训练3.下图为6种不同的育种方法。

据图回答下列问题。

(1)图中A至D方向所示的途径表示__________育种方式，这种方法属常规育种，一般从F2代开始选种，这是因为______________。A―→B―→C的途径表示________育种方式，这两种育种方式中后者的优越性主要表现在______________。

(2)B常用的方法为__________________。

(3)E方法所用的原理是______，所用的方法如________、________。育种时所需处理的种子应是萌动的(而非休眠的)种子，原因是_________。

(4)C、F过程最常用的药剂是________，其作用的原理是______________。

(5)由G到H过程中涉及的生物技术有______________和________。

(6)K→L→M这种育种方法的优越性表现在______________。

9.问题探讨

请同学们在课后思考并交流：微生物（包括病毒、细菌、真菌）的育种方式有哪些？

6