教學設(shè)計方案二（第二課時）

1、教學設(shè)計方案二第二課時引入新課：上課之初，教師可以拿幾塊市售無籽西瓜和一些多倍體草莓分給幾個同學吃，并提示學生：“這些與普通的西瓜和草莓相比有什么不同？”學生：無籽，食用方便，個大，味甜教師：這些都是經(jīng)過染色體加信而形成的多倍體生物，那么它們是如何培育出來的呢？這就與我們今天要學習的染色體數(shù)目變異的內(nèi)容有關(guān)。首先復(fù)習上節(jié)課的內(nèi)容：什么叫染色體組？假如我們把一副撲克牌去除大王和小王，剩下的看成一個細胞中全部的染色體，你認為這個細胞中包括幾個染色體組？每個染色體組中有多少條染色體？學生：相當于四個染色體組，每組有13條染色體。教師結(jié)合下表概述染色體數(shù)目變異的一些基本類型：類別名稱符號染色體組示例整

2、倍體單倍體二倍體三倍體同源四倍體異源四倍體 （ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（WNPQ）（WNPQ）非整倍體單體缺體三體雙三體四體（ABCD）（ABC）（ABC）（ABC）（ABCD）（ABCD）（A）（ABCD）（ABCD）（AB）（ABCD）（ABCD）（AA）教師結(jié)合果蠅體細胞的染色體圖解指出：果蠅就是二倍體，那么什么叫二倍體？哪些生物是二倍體呢？2 學生：由受精卵發(fā)育而成的個體，體細胞中含有兩個染色體組的叫做二倍體。例如人、果蠅、玉米、幾乎全部動物和過半數(shù)的高等植物都是二倍體

3、。教師：什么是多倍體？哪些生物是多倍體？3多倍體：（1）概念；（2）舉例。教師出示下表列舉的常見多倍體植物，使學生認識到多倍體植物的普遍存在：三倍體同源四倍體異源四倍體異源六倍體異源八倍體香蕉（33）四倍體水稻（48）陸地棉（53）普通小麥（42）小黑麥（56）黃花菜（33）四倍體洋蔥（32）煙草（48）燕麥（42） 無子西瓜（33）唐菖蒲（60）蘿卜甘藍（36） 唐菖蒲（45）四倍體槐（92） 桑（45）四倍體桑（60） 教師：研究表明，帕米爾高原的高山植物有65的種類是多倍體，請分析多倍體產(chǎn)生的主要誘因？細胞中染色體加倍的機制是什么？（3）產(chǎn)生的原因?qū)W生根據(jù)有絲分裂和減數(shù)分裂各時期的圖像分

4、析：在自然界中，多倍體的形成可以發(fā)生在有絲分裂過程中也可發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，細胞由于受到外界環(huán)境條件（如溫度驟變）或生物內(nèi)部因素的干擾，紡錘體的形成受到破壞，以致染色體不能被拉向兩極，細胞也不能分裂成兩個子細胞，于是就形成染色體數(shù)目加倍的細胞。如果這樣的細胞繼續(xù)進行正常的有絲分裂，或者染色體數(shù)目加倍的配子發(fā)生受精作用，都可以發(fā)育成染色體數(shù)目加倍的組織或個體。教師提供下列資料：四倍體水稻的千粒重量是二倍體水稻的兩倍，蛋白質(zhì)含量提高515，但每穗粒數(shù)稍有降低，單位面積增產(chǎn)達50以上。四倍體葡萄的果實比二倍體品種的大得多。四倍體番茄的維生素C的含量比二倍體的品種幾乎增加了一倍。四倍體蘿卜的主根粗大

5、，產(chǎn)量比最好的二倍體品種還要高。三倍體甜菜比較耐寒，含糖量和產(chǎn)量都較高，成熟也比較早。三倍體的杜鵑花因為不育，所以開花時間特別長。三倍體的西瓜因為很少產(chǎn)生有功能的生殖細胞，所以沒有種子，食用方便，且含糖量高。教師：根據(jù)上述資料，請分析多倍體植物的特點。（4）特點學生：形態(tài)上加大（如莖稈、葉片、果實、種子、花朵等）和營養(yǎng)物質(zhì)增多（如蛋白質(zhì)、糖類、脂肪）。教師：既然多倍體有這么多的優(yōu)點，而且能在自然狀態(tài)下發(fā)生，是否也可以人為地培育呢？要得到多倍體，可用高溫、低溫、離心、超聲波、嫁接和切斷等物理方法，不過要得到多倍體，應(yīng)用化學藥劑更有效，如秋水仙素、奈驕乙烷、異生長素等，都可誘發(fā)多倍體，其中以秋水仙

6、素用的最為廣泛。播放錄像：用秋水仙素人工誘導(dǎo)多倍體。（5）人工誘導(dǎo)多倍體在育種上的應(yīng)用教師：人工誘導(dǎo)多倍體常用的方法是什么？學生：用秋水仙素來處理前發(fā)的種子或幼苗。教師：秋水仙素的作用機理是什么？學生：秋水仙素能作用于正在分裂的細胞，抑制紡錘體的形成，導(dǎo)致染色體不分離，引起細胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍。教師：下面以無子西瓜為例來說明多倍體育種的過程。計算機演示：三倍體無子西瓜的培育過程。下列問題可能由學生自己提出，也可由教師提出啟發(fā)性問題：如果由四倍體作父本，二倍體作母本，能否獲得無籽西瓜？為什么三倍體西瓜沒有種子？為什么要給三倍體植株授以二倍體西瓜成熟的花粉？怎樣種植有利于這種傳粉？你有什么好的直觀

7、的辦法保證所結(jié)的西瓜是無籽的？教師組織學生分組討論、釋疑，引導(dǎo)學生分析得到以下認識：如以 ，同樣也可以得到 的種子，但這種 植株的雌花中的胚珠會生成硬殼，像有種子一樣，所以這種雜交方案不能采用。三倍體西瓜沒有種子是因為不能形成正常的生殖細胞，這牽涉到減數(shù)分裂時染色體的配對和分離，由于聯(lián)會紊亂，最終得到全部染色體都是成對的配子的概率只有 （n代表一個染色體組中所有染色體的數(shù)目，這里 ），而得到全部染色體都是一條的配子的概率也只有 ，而絕大多數(shù)配子的染色體數(shù)目在 和n之間，是不平衡的，至于形成平衡合子的機會自然更少了，所以細胞中染色體組數(shù)等于奇數(shù)的植物一般是不可育的。像三倍體的香蕉 、水仙 等，都

8、沒有種子，只能靠營養(yǎng)體來繁殖。三倍體無籽西瓜因為不形成種子，所以缺乏由幼嫩種子產(chǎn)生的生長素，所以要刺激子房發(fā)育成果實，就要授以成熟的花粉。因此必須把三倍體和二倍體相間種植，以保證有足夠的二倍體植株的花粉傳到三倍體植株的雌花上去。為了能從表現(xiàn)上判斷是否無籽西瓜，可用顯性基因來標志二倍體父本，跟隱性的四倍體母本雜交，例如： 教師：上述三倍體無子西瓜是由同一物種經(jīng)過染色體加倍形成的，稱為同源多倍體（見前表），而不同的種雜交產(chǎn)生的后代，經(jīng)過染色體加倍形成的多倍體，則稱為異源多倍體（見前表）。我國已故遺傳育種專家鮑文奎經(jīng)過30多年的研究，在20世紀六七十年代用普通小麥（六倍體）與黑麥（二倍體）雜交，成功

9、地培育出異源八倍體小黑麥新物種。小黑麥具有穗大、粒重、抗病性強、耐瘠性強、抗逆性強和營養(yǎng)品質(zhì)好等優(yōu)點，已在我國西北、西南等高寒地區(qū)種植。計算機顯示異源八倍體小黑麥的合成過程： 教師：科學家發(fā)現(xiàn)在自然界中，還有一些生物，其細胞內(nèi)染色體數(shù)目比正常的個體減少一半，例如在棉花、水稻、玉米、雄蜂等都發(fā)現(xiàn)過這樣的個體，它們通常都是由一種生物的生殖細胞不經(jīng)受精就直接發(fā)育成下一代，所以其體細胞中只含有本物種配子的染色體數(shù)目，這樣的個體稱為單倍體。4單倍體：（1）概念；（2）舉例。為了加強學生對單倍體、二倍體、多倍體概念的理解，教師創(chuàng)設(shè)如下的問題情境，組織學生分析討論：是否凡是體細胞中只含一個染色體組的個體就是

10、單倍體呢？為什么？為什么二倍體水稻的配子和單倍體水稻體細胞一樣都是只有一個染色體組、12條染色體呢？為什么三倍體西瓜和單倍體小麥均含三個染色體組，但三倍體西瓜為多倍體，而小麥為單倍體？判斷單倍體能否以體細胞中染色體組的個數(shù)為依據(jù)？你認為判斷依據(jù)應(yīng)該是什么？以上啟發(fā)性問題教師可參考下表引導(dǎo)學生進行分析：生物類型個體發(fā)育起點體細胞中染色體組數(shù)變異情況二倍體單倍體多倍體合子配子合子21或多個3或3個以上自然界中正常類型染色體組成倍減少染色體組成倍增加教師強調(diào)：由于單倍體與染色體組沒有必然聯(lián)系，一倍體均屬單倍體范疇，單倍體卻不一定都是一倍體，“單倍體”的“單”字不是代表“單一”和“單數(shù)”，而是代表“單

11、方”。教師：請計算玉米的單倍體 產(chǎn)生有效配子的概率？從結(jié)果看能說明什么問題？引導(dǎo)學生分析：在減數(shù)第一次分裂的中期，它們的染色體都是單價體，沒有可以配對的同源染色體，是被隨機的分向兩極，每一條染色體分到這一極或那一極的機會都是12，從而10條染色體都分到一極的機會是 （這里n等于單倍體染色體數(shù)），即只有11024的配子是有效的，可見單倍體是高度不育的。學生提問：雄蜂是怎樣繁殖后代的？教師：單倍體可以是正常的或異常的，如一些低等植物的配子體和一些昆蟲的雄體（如蜂類等膜翅目昆蟲），都是正常的單倍體。正常單倍體形成的配子仍為單倍體，這是因為在進化過程中它們的減數(shù)分裂過程已有了變化，實際上是把第一次減數(shù)

12、分裂省略了，所以形成的配子仍為單倍體。（3）單倍體的特點教師：雖然與正常植株相比單倍體植株長得弱小，而且高度不育，但是它們在育種上有特殊的意義。播放單倍體育種的錄像片段。根據(jù)錄像中的有關(guān)內(nèi)容，教師提出以下啟發(fā)性問題：常用的獲得單倍體植株的方法是什么？為什么利用單倍體植株培育新品種是育種的捷徑？舉例說明。教師可以用計算機課件逐步顯示兩種不同性狀的純合體玉米通過單倍體育種獲得符合要求的穩(wěn)定純合體的過程： 根據(jù)上述過程學生思考如下問題：常規(guī)的雜交育種方法要68年才能獲得一個純種，而單倍體育種獲得純合體需要幾年？上述各種后代為什么都是純合的？它們的表現(xiàn)型分別是什么？符合生產(chǎn)要求的植株的基因型是什么？單

13、倍體育種為什么能明顯地縮短了育種年限？（4）單倍體育種的方法和意義教師：我國利用花藥離體培養(yǎng)進行單倍體育種的工作，從20世紀70年代開始研究，現(xiàn)在已做了很多工作，走在了世界的前列。在農(nóng)作物方面有水稻、小麥、小黑麥、玉米等，在經(jīng)濟作物方面有甜菜、橡膠、油菜、茄、辣椒、煙草、楊樹等20多種植物都能利用花藥培養(yǎng)誘導(dǎo)成單倍體植株，而全世界也只有40多種，我國就占有一半。這是我國科學家勇于開拓，不斷創(chuàng)新所取得的成績。科學探索是無止境的，只要我們能不斷發(fā)揚科學家們的拼搏精神，掌握科學的研究方法，努力開拓進取，相信同學們一定會青出于藍勝生于藍。反饋及智能訓練習題：請同學們總結(jié)遺傳育種的方法和原理，并說明各自

14、優(yōu)缺點。提示：方法實例原理優(yōu)缺點雜交育種雜交后讓其雜交后代多代自交，依育種目標代代選育獲得穩(wěn)定遺傳類型。小麥抗銹病類型的獲得運用分離規(guī)律，雜合體自交后代出現(xiàn)性狀分離，按育種要求，人工多代選育和提純即可獲得。需要對雜交后代多代選育才能比較純，所以育種年限較長通過雜交使親本優(yōu)良性狀結(jié)合在一起從中選育穩(wěn)定類型水稻無芒抗病類型的獲得運用自由組合規(guī)律，會在 出現(xiàn)親本優(yōu)良性狀的組合，再對其進行多代人工選育、提純，即可獲得同上方法實例原理優(yōu)缺點雜交育種通過雜交，使親本優(yōu)良性狀連鎖在一起大麥矮桿抗銹病類型的獲得運用連鎖和互換規(guī)律，采取措施，打破基因連鎖，使 出現(xiàn)親本優(yōu)良性狀的連鎖，再人工多代選育、提純，即可獲

15、得需要對雜交后代多代選育才能比較純，所以育種年限較長人工誘變育種黑農(nóng)五號大豆，青霉素高產(chǎn)菌株的獲得用物理、化學方法處理，使基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變變異頻率高，穩(wěn)定較快，育種進程縮短，能大幅度改變某些性狀，但需大量處理供試材料。單倍體育種普通小麥、水稻、煙草的花藥離體培養(yǎng)實際上是花粉粒直接培育出單倍體植株經(jīng)人工誘導(dǎo)，使染色體加倍，形成純合體自交后代不發(fā)生性狀分離，可以縮短育種年限，只需2年多倍體育種三倍體無子西瓜、八倍體小黑麥的獲得主要是通過秋水仙素等化學物理處理，使細胞內(nèi)染色體加倍而獲得莖桿粗壯，葉片、果實、種子較大，營養(yǎng)物質(zhì)含量多。但發(fā)育延遲，結(jié)實率低。當然如果學生在總結(jié)上表的基礎(chǔ)上還能提出利用細胞核和細胞質(zhì)不育基因培育雜交水稻、利用基因工程獲得抗蟲棉、利用植物細胞工程培育白菜一甘藍蔬菜新品種等，教師應(yīng)該給予充分肯定和表揚。四、要點提示（1）多倍