高中生物-作物育种-杂交水稻教学设计学情分析教材分析课后反思

教学设计

教学策略情境教学策略、问题教学策略

环情境师生培养发展

节设置活动学生高阶思维学科核心素

养

导种子是农业科讲十万亩海海水稻是杂培养学生

入技的“芯片”。水稻喜获丰交水稻吗？科学探究

我国对水稻育收，学生兴如何培育出的意识，

种的研究居于趣浓厚来的？以及要养

教学过程世界领先地位。成珍惜粮

提到杂交水稻，袁隆平是怎食的好习

我们首先会想展示袁隆平么培育杂交惯。

到一个人。的两张照水稻的？

片，一张单学生看到

人照，一张九十多岁

工作照高龄的袁

隆平依然

奋战在科

研一线，

内心崇高

的敬意油

然而生。

水稻问题经常我们遇到过水稻问题该培养学生

在高三各种考哪些有关水如何解答？的社会责

教学过程试中出现稻的问题？任。

培养学生

的科学思

维能力

背1961年的一天，教师讲述当这株优良的激发学生

景袁隆平发现了年发生的水稻为什么的探究意

简一株鹤立鸡群事，激发学后代参差不识。

介的水稻，穗大、生学习兴齐？

颗粒饱满，他非趣。

常兴奋，以为选

育到了优良品

种。第2年，他

把种子种下，结

果却令人大失

所望。

袁隆平经过分

析后，提出这是考察学生对巩固所学

一株天然的杂什么是杂种杂种优势的知识，加

交水稻。他冲破优势？理解深理解。

传统观点的束

缚，大胆提出水

稻有杂种优势。

如果做人工杂

交水稻，该怎样展示豌豆花

教学过程做？的图片如何做豌豆回顾以前

的杂交实所学知识

展示水稻花验？鲜明的对

的图片如何做水稻比让学生

的杂交实体会到豌

袁隆平设法寻验？豆杂交与

找天然的雄性水稻杂交

不育水稻。后来展示“水稻的区别。

经过艰苦的寻的雄性不孕雄性不育植

找，终于找到了性”这篇论株如此难不能用传

雄性不育植株，文找，怎样才统的人工

经过反复试验，能让雄性不杂交方

他把研究成果育的性状保法，该怎

整理，撰写了持下去？样做？引

“水稻的雄性导学生思

不孕性”这篇论考。

文，1966年发

表在《科学通

报》上。

教学过程1970年，在海展示“野败”“野败”为

南，李必湖和冯发生地，以什么具有这

克珊发现“野及袁隆平与么大的意

败”。李必湖的工义？

作照。

让学生深

刻体会科

野败的发现对研人员寻

杂交水稻的研找雄性不

究具有里程碑育植株的

的意义，更是杂艰辛。

交水稻三系配

套成功的突破

口。引起学生

心灵的震

撼

发杂交水稻的研展示幻灯片这五代有什引发学生

展究主要有以下么区别？它思考

历五代。们之间有什

程么联系？

第1代

以细胞质雄性展示小资思考问题，问题逐层

不育系为遗传料，提出三理解三系深入，透

工具个有难度梯法。彻理解不

度的问题育系、恢

总结第1代杂复系和保

交水稻技术的持系。

优点缺点

第2代

以光温敏雄性展示小资学生阐述如锻炼学生

不育系为遗传料，提出问何选择合适的科学思

工具题品系？如何维和语言

学生思考讨繁殖不育表达能

论系？如何获力，理解

得杂种优突变体的

让学生在黑势？如何利应用。

板上写遗传用突变体？

总结第2代杂图解，展示

交水稻技术的思路

优点缺点

第3代

以遗传工程雄教师展示第3代杂交让学生理

性不育系为遗2020届省一水稻技术的解第3代

传工具模水稻题设计思路，杂交水稻

学生思考、巧妙之处在为什么要

讨论、分析，哪里？为什这样设

总结第3代杂上台当小老么它将成为计？这样

交水稻技术的师讲解。杂交水稻未设计有哪

优点缺点来的发展方些好处？

向？

第4代

Q型杂交水稻玉米与水稻如何提高水

将玉米的C,基相比，在光稻的光合效

因转入水稻的合作用方率？引发思考

基因组以提高面，有哪些

光合效率。优势？

第5代

利用无融合生教师简单介无融合生殖

殖固定水稻的绍无融合生会用到哪些联系选修

杂种优势殖技术？三所学知

一系法识思考。

总本节课我们提简单梳理本建立知识脉激励学

结到了哪些关键节课所学知络生，做好

思词？识。引发学生共知识储

考讲述袁隆平鸣备，把握

袁隆平对杂交的成功秘诀好人生的

水稻的研究给以及两个梦重要机

你带来哪些启遇。

示？

课水稻育种还会完成课后练练习水稻问总结解题

后涉及到哪些问习两道题目题解题思路方法，会

练题？熟练应用

习

作业布置完成评测练习上关于水稻育种的两道习题

作物育种-杂交水稻

一、背景简介

二、发展历程

第1代

细胞质雄性不育系

第2代

板书设计光温敏雄性不育系

第3代

遗传工程雄性不育系

第4代

C4型

第5代

无融合生殖

三、总结思考

高三一轮复习微专题系列

作物育种-杂交水稻

一、背景简介

杂种优势

水稻的雄性不孕性

二、发展历程

1.第1代杂交水稻

以细胞质雄性不育系为遗传工具

三系法

不育系、恢复系、保持系

小资料：

水稻存在雄性不育基因：其中R（雄性可育）对r（雄性不育）为显性，是存在于细胞核中

的一对等位基因；N（雄性可育）与S（雄性不育）是存在于细胞质中的基因；只有细胞质和细

胞核中均为雄性不育基因时，个体才表现为雄性不育。

请思考以下问题：

（1）请写出水稻植株与该性状相关的所有基因型

（2）若要使雄性不育系恢复育性并产生杂种优势，可以选择什么基因型的品系与之杂

交？

（3）若要使雄性不育系的后代，既保持雄性不育的特性，又能产生不育系种子，可以选

择什么基因型的品系与之杂交？

小结:

第1代杂交水稻于1964年开始研究，1973年三系配套成功，1976年开始大面积推广。

三系法的优点是其不育系育性稳定，不足之处是其不育系育性受恢保关系的制约，恢复系很

少，保持系更少，因此选到优良组合的难度大，几率较低。

2.第2代杂交水稻

以光温敏雄性不育系为遗传工具两系法

小资料：

两用核不育系水稻（夏季长日照、高温条件下，表现为雄性不育；秋季短日照、低温条

件下，恢复育性可以自交产生籽粒）在农业上与正常水稻杂交，用于生产高产杂交水稻。

请思考以下问题：

（1）现有两个两用核不育系的水稻，其雄性不育的起点温度分别为23.3℃和26℃。在制备

高产水稻杂交种子时，由于大田中环境温度会有波动，应选用雄性不育起点温度为℃

的品系，原因是»

（2）用A与H（正常水稻）获得两用核不育系水稻A和持续培育高产水稻的方法是o

（用遗传图解表示并标明适用的温度条件）

（3）在两用核不育系大田中偶然发现一株黄叶突变体。实验发现，突变黄叶与正常绿叶这

对相对性状受一对等位基因控制，绿叶相对于黄叶为显性。

与普通两用核不育系相比，利用此自然黄叶突变体培育出的黄叶两用核不育系在实际生

产中应用的优势是o

小结:

两系法的优点是配组的自由度很高，几乎绝大多数常规品种都能恢复其不育系的育性，

因此选到优良组合的几率大大高于三系法。但是，两系法的缺点是其不育系育性容易受光照、

气温的影响。

3.第3代杂交水稻

以遗传工程雄性不育系为遗传工具

通过转基因技术将育性恢复基因、花粉致死基因以及筛选报告基因的连锁表达元件导入

到纯合的雄性核不育材料中，从而获得该雄性核不育植株的保持系。育性恢复基因的导入使

核不育株的育性得到恢复;花粉致死基因的导入使含有转基因片段的雄配子失去活力,所以，

保持系自交便可实现不育系和保持系的繁殖。

例：水稻的育性由一对等位基因M、m控制，基因型为MM和Mm的个体可产生正常的雌、雄

配子，基因型为mm的个体只能产生正常的雌配子，表现为雄性不育，基因M可使雄性不育

个体恢复育性。通过转基因技术将基因M与雄配子致死基因A、蓝色素生成基因D一起导入

基因型为硒的个体中，并使其插入到一条不含m基因的染色体上，如图所示。基因D的表

达可使种子呈现蓝色，无基因D的种子呈现白色。该方法可以利用转基因技术大量培育不含

转基因成分的雄性不育个体。

雄性不育午体1mm＞转0阳个体（AHMmni।

⑴基因型为mm的个体在育种过程中作为（填“父本”或“母本”），该个体与育性

正常的非转基因个体杂交，子代可能出现的基因型为。

（2）图示的转基因个体自交，Fi的基因型及比例为,其中雄性可育（能

产生可育的雌、雄配子）的种子颜色为oFi个体之间随机授粉，得到的种子中雄性

不育种子所占比例为，快速辨别雄性不育种子和转基因雄性可育种子的方法是

⑶若转入的基因D由于突变而不能表达，将该种转基因植株和雄性不育植株间行种植，使

其随机授粉也能挑选出雄性不育种子，挑选方法是

________________________________________o但该方法只能将部分雄性不育种子选出,

原因是o因此生产中需利用基因D正

常的转基因植株大量获得雄性不育种子。

小结:

转基因植株自交所得的种子一半无色（不含转基因成分）和一半有色种子（含转基因成

分），其中，无色种子种植后表现为不育，即不育系种子，可用于杂交制种；有色种子种植

后仍为可育，即保持系种子，可用于不育系繁殖。通过高通量分选的色选机可将无色的不育

系和有色的保持系种子轻易、彻底分开，因而后续制种和繁殖均简便易行。

第3代杂交水稻不仅兼有三系不育系不育性稳定和两系不育系配组自由的优点，同时又

克服了三系不育系配组受局限和两系不育系制种时育性易受环境影响的缺点。

4.第4代杂交水稻

Q型杂交水稻

将玉米的Q基因转入水稻的基因组以提高光合效率。

5.第5代杂交水稻

利用无融合生殖固定水稻的杂种优势

一系法

无融合生殖是不通过受精作用而产生种子的生殖方式，二倍体无融合生殖可使世代更迭

但不会改变基因型，后代的遗传构成与母本相同，因此可以固定杂种优势，育成不分离的杂

交种。

本节课提到了哪些关键词？

袁隆平对杂交水稻的研究给你带来哪些启示？

学情分析

学生对杂交水稻育种掌握的不系统、不熟练，一些题目不知道从

何考虑，在理解题意方面也存在困难。比如，2020届省一模中考到

的水稻题，很多同学读不懂题意，不明白育种方案的设计有何巧妙之

处。对杂交水稻只知其名，并不知道它所涉及到的技术有哪些。只听

说过雄性不育植株、三系法、二系法、一系法等这样的名词，并不知

道具体的内容。本节课从袁隆平对杂交水稻的研究入手，以杂交水稻

的发展历程为脉络，结合典型题目，帮助学生梳理杂交水稻的考点,

力求解题思路的突破。

效果分析

本节课尝试将情境教学与高三一轮复习结合起来，通过问题探究

培养学生的高阶思维，提高生物学科素养。以杂交水稻的发展历程为

思路，结合高三的考题，带领学生学习了5代杂交水稻技术，重点讲

了第3代杂交水稻。重点突出，思路清晰。问题设置逐层递进，启发

学生思考，学生思维的积极性被充分调动，上课气氛较好，激励学生

要为了梦想而努力，取得了较好的教学效果。同时，让学生认识到粮

食安全的重要性，培养了学生的生命观念、科学探究能力、科学思维

能力以及社会责任意识。

教材分析

本节课是高三一轮复习课，属于高中生物必修二涉及作物育种方

面的内容。作物育种是高考中的重点、难点，作物育种中对杂交水稻

的考查在高三各种考题中经常出现。农业增产的途径有很多，其中，

选育优良的种子是非常重要的因素。种子是农业科技的“芯片”。我

国对水稻育种的研究居于世界领先地位。所以，结合典型题目，训练

解题思路的同时，可以让学生了解我国杂交水稻的发展历程，提高生

物科学素养。

评测练习

1.杂交水稻生产技术是我国现代农业研究的一项重要成果，使我国的

水稻产量得到大幅度提高，为我国和世界粮食安全作出了重要贡献。

(1)具有相对性状的水稻纯合子杂交，研究者根据储、F2的表现型

及比例可作出的判断包括______________________________________

以及通过比较正、反交结果可推断

（2）1970年袁隆平团队在水稻（野生型）中发现了一株雄性不育植

株（雄蕊异常，不能产生有功能的花粉；雌蕊正常，接受外来的正常

花粉能受精结实）。通过分析下图所示的杂交实验，研究者发现该雄

性不育性状是由细胞质基因和细胞核基因共同控制的。

杂交一景史二

P学独不守林?XR品系8P集性不方林?XB品系8

II

F,单检可育F,岸粒不1TXB品系

I宜交|

F2符合诩&国融立遗传拘分H比（免6:1）单柱不：XB品系

］连餐多次

单性不有

上述杂交中子代的细胞质基因均由母本提供。用s表示细胞质

不育基因，N表示细胞质可育基因。用R（Ri、R2）表示细胞核中可

恢复育性的基因，其等位基因r（n、r2）无此功能。只有当细胞质

中含有S基因，细胞核中r基因纯合时，植株才表现出雄性不育性

状。其他类型的基因组合均为雄性可育。

通过杂交一可生产杂交种子（利用雄性不育株生产可育的储种

子，供生产使用）；通过杂交二可用来繁殖不育系（每年繁殖出基因

型相同且雄性不育的植株）。请以遗传图解的形式写出杂交一和杂交

二的亲本及F1的基因型（不要求写配子基因型）。

（3）研究发现细胞质S基因（在线粒体DNA上）编码的蛋白质阻

碍水稻花粉发育而导致雄性不育，而R基因能够消除S基因对花粉

发育的不利影响。为研究其中的机制，分析了不同基因型水稻的线粒

体不育基因表达情况，结果见下表:

\^因型

检测%N(rir/2r2)S(RtR|r2r2)S(rtr|R2R2)^RiRiRjRj)

不育基因转录的

—♦什++++

mRNA

不育基因编码的

—♦+—

蛋白质

部分花粉部分花粉

水稻育性性状育性正常雄性不育育性正常

可育可育

根据表中结果，从R基因影响