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1、2019-20202019-2020 学年八年级生物下册学年八年级生物下册 7.2.57.2.5 生物的变异备课素材新版新人教版生物的变异备课素材新版新人教版素材一重难突破处理策略重难点一 举例说出可遗传的变异和不可遗传的变异(重点)重点分析：世界上没有完全相同的两片树叶，生物变异的现象在生活中普遍存在。变异是指亲子之间及子代个体间的差异。学生对于变异的感性认识比较多，例如学生的一些性状与父母相似，但又不完全一样，变异是在遗传过程中实现的。有些学生会绝对地认为遗传物质的改变引起的变异可以遗传，环境变化引起的变异不能遗传的。实际上，学生没有抓住概念的本质是遗传物质是否改变。环境变化引起了遗传物质
2、的改变，属于可遗传变异。教师可以在学生已有知识的基础上，对学生一些错误的概念予以纠正。突破方案：组织学生完成探究花生果实大小的变异实验，得出生物的变异与遗传物质有关，同时与环境有关，遗传物质起到主要作用。让学生结合生活实际，举例说出生活中哪些变异是可以遗传的，哪些变异是不能遗传的，同学给予评判。也可以通过一些习题，检测学生对于可遗传变异和不可遗传变异的了解程度。重难点二 遗传育种在实践中的应用(重点)重点分析：学生在学习了变异后，对于可遗传的变异和不可遗传的变异有了一定的了解。学生知道基因重组、基因突变等名词，对于太空椒、杂交水稻等更多的是表面的了解。书中介绍的选择繁育新品种、杂交育种、太空椒
3、等技术距离学生的生活较远，其中体现的科学道理学生是不清晰的。按照教材中的设计，直接写出遗传育种的原理显然难度过大，教师可以借助于录像，通过问题层层铺垫，使学生不仅知道遗传育种的应用，同时还了解遗传育种的科学原理。突破方案：通过设计问题，例如选择繁育高产奶牛提出下列问题：培育高产奶牛的方法叫什么？选择什么性状的奶牛？这种性状由什么决定的？选择的含义是什么？选择繁育的局限性是什么？引发学生一步一步深入思考，使学生明白选择繁育只能利用生物在自然环境条件下产生的有限变异，只能从已有的性状中选择变异，时间会比较长。杂交育种学生比较容易理解，是控制性状的基因的重新组合而基因的结构没有改变。而诱变育种中太空
4、椒的介绍则可以通过播放录像的方式，形象地描述出太空椒产生的原因，让学生对基因突变有更加深刻的理解，明晰杂交育种不属于基因突变。重难点三 尝试体验探究生物变异的方法，提高处理和分析数据的能力，并运用获得的数据说明生物变异是普遍存在的(难点)难点分析：学生在实验探究的学习中已经学习了科学探究的基本方法。明确设置对照实验，控制单一变量，增加重复次数等是提高实验结果可靠性的重要途径。科学探究既需要观察和实验，又需要对证据、数据等进行分析，科学探究需要利用多种方式呈现证据、数据，如采用文字、图表等方式表达结果，需要与他人交流。但是，学生在探究实验的学习中，比较多的注重了单一变量的训练。花生果实大小的变异
5、，属于数量性状，是通过一定量的数值表现不同品种花生的性状差异。这个探究实验为训练学生处理分析数据，交流表达提供了机会，让学生体验了科学研究的完整过程。有的学生认为不用测量就可以看出两个品种花生间的差异，这个实验的结论已经非常清晰了，教师要引导学生关注科学探究的完整性。突破方案：通过问题情境，引导学生思考探究的各个环节可能遇到的问题，从随机取样，到测量准确，从数据记录，到清晰表达等，思考清晰后，动手实验。最后通过分析数据，得出生物的性状由遗传物质决定，又与环境条件有关，理解生物变异是普遍存在的。素材二音视图资源详见光盘内容1生物的变异2射线照射和药物处理变异3小麦杂交4绵羊变异5应用遗传变异原理
6、培育新品种6遗传育种7杂交水稻和袁隆平8不同品种的菊花9不同品种的玉米10不同的马11繁育高产奶牛12小麦杂交13甜椒14红眼果蝇和白眼果蝇素材三导入课堂情境导入 有一对夫妇，他们有两个孩子。爸爸、妈妈是双眼皮。两个孩子，一个孩子为双眼皮，另一个孩子为单眼皮。即双眼皮的孩子继承了父母双亲的性状，这种现象叫作遗传。另一个孩子是单眼皮与双亲不同，是不是也叫作遗传？若是遗传，为什么与父母的性状不相同？若不是，叫作什么？与遗传现象伴随存在的另一种生命现象就是变异。图片导入 用大屏幕展示各种各样的菊花、玉米果穗、苹果和同一块田地里长势不同的同种小麦的图片，组织学生仔细观察，然后提出疑问：为什么同种生物有
7、如此大的差别？这反映了自然界中生物的哪种现象？它是什么原因造成的？问题导入 师：(出示有显著遗传特征的自己一家子的照片)猜猜照片上的四个人之间是什么关系？生：一家人吧？师：为什么你们会认为他们是一家人呢？生：因为长得像。男孩和爸爸像，女孩和妈妈像。师：对了，这就是我的一家人，向大家介绍一下：爸爸、妈妈和弟弟。这种子女和父母之间长得像的现象在我们生物学上称为什么呢？生：遗传。师：我和妈妈是一模一样吗？我和弟弟呢？这种不同我们在生物学上称为什么呢？生：变异。素材四拓展材料1.变异的历史考查人类今天对生物变异现象及其内在机制的认识，是长期发展的结果。生物机体存在变异，在中国先秦时期的典籍中就有不少记
8、载。庄子一书中曾提到“种有几”。北魏时期的贾思勰观察到栽培中的大蒜与芜菁的变异，但原因不明。他说:“大蒜瓣变小，芜菁根变大，二事相反，其理难明”（齐民要术种蒜）。明朝的张谦德在其朱砂鱼谱中不仅看到家养金鱼的大量变异，而且提出一套通过人工选择培育新品种的方法，即:“蓄类贵广，而选择贵精”，日积月累，“自然奇品悉备”。这些都是零星的观察。19 世纪英国生物学家 C.R.达尔文系统地考察过生物的变异，指出变异是生物普遍存在的共同特征。他对变异的类型、变异的规律以及变异与进化的关系都有系统的论述。但由于受当时自然科学条件的限制，他并未了解变异的具体原因。他自己也承认对每一对每一特殊变异的原因是茫然无知
9、的。20 世纪以来遗传学的发展，才使人们对变异有了更深刻的理解。2.人为引导变异的方法1 物理方法：通过射线、辐射等直接使染色体变异。2 化学方法：通过某些化学药品，使染色体上的基因发生突变从而发生染色体变异。3 生物方法：在分子水平上在染色体上加或减去某个基因，使染色体突变。.3.太空育种太空育种也称空间诱变育种，就是将农作物种子或试管种苗送到太空，利用太空特殊的、地面无法模拟的环境(高真空、宇宙高能离子辐射、宇宙磁场)的诱变作用，使种子产生变异，再返回地面选育新种子、新材料，培育新品种的作物育种新技术。太空育种具有有益的变异多、变幅大、稳定快，以及高产、优质、早熟、抗病力强等特点。其变异率
10、较普通诱变育种高 34 倍，育种周期较杂交育种缩短约 l 倍，由 8 年左右缩短至 4年左右。太空育种是集航天技术、生物技术和农业育种技术于一体的农业育种新途径。是当今世界农业领域中最尖端的科学技术课题之一，通过已进行的太空农业试验，植物、动物等生物体的许多特性奥秘被揭示。目前，世界上只有美国、俄罗斯、中国三个国家拥有返回式卫星技术。在这方面，中国走在世界前列。自 1987 年以来，我国利用返回式卫星和神舟飞船，先后进行了 10 多次搭载，有 1000 多个品种的种子和生物材料上天。由于植物种子体积小，携带方便，在选育新品种方面具有较大的选择空间。已进行搭载的有粮食作物类：小麦、水稻、大豆、玉
11、米、绿豆、豌豆、高粱等；蔬菜类：西红柿、辣椒、黄瓜、甜菜、茄子、萝卜等；经济作物：棉花、烟草等；花卉：万寿菊、鸡冠花、三色槿、龙葵、荷花、百合等；中草药：黄芪、甘草；树木种子：油松、白皮松及石刁柏，还有草坪种子。通过太空育种，培育出了一批新的突变类型和具有优良性状的新品种。太空黄瓜，藤壮瓜多，瓜体奇大，单果重 8501100 克，抗病力强。特别是雌花开得多，是地面瓜秧的 15 倍。虽然它的皮厚了点，但瓜肉非常清凉爽口、汁多肉嫩。地面上普通的青椒、番茄、黄瓜，上天转一遭回来，就摇身一变换了模样。很多人都有些不放心，这些东西能吃吗?经科学家检测分析，可以非常负责地告诉大家：经过太空育种的水稻依然是
12、水稻，青椒依然是青椒，并无外来生物基因导人与整合，物种没有发生本质的变化。这就比如 DNA 的基因排列是“l，2，3，4”，经太空育种后的基因排列是“1，3，4，2”，只是排序发生变化。而转基因植物里则有“5”进来，所以就出现了“土豆吃出牛肉味”，“猪肉吃出菠菜”味之说。可见，太空育种与转基因有着根本的区别。4.太空育种的安全性地面上普通的青椒、番茄、黄瓜，上天转一遭回来，就摇身一变换了模样。很多人都有些不放心，这些东西敢吃吗？经科学家检测分析，可以非常负责地告诉大家：经过太空育种的水稻依然是水稻，青椒依然是青椒，并无外来生物基因导入与整合，物种没有发生本质的变化。这就比如 DNA 的基因排列
13、是“1、2、3、4”，经太空育种后的基因排列是“1、3、4、2”，只是排序发生变化。而转基因植物里则有“5”进来，所以就出现了土豆吃出牛肉味，猪肉吃出菠菜味之说。可见，太空育种与转基因有着根本的区别。明白了这个道理，当你看到经太空遨游后的黄瓜像胳膊一样粗，茄子如篮球一般大时，大可不必过于担心，完全可以放心食用。美国曾对哥伦比亚号航天飞机搭载的番茄种子及果实进行化验分析，结论是：“无毒，可以食用。”联合国的国际粮农组织、国际卫生组织、国际原子能机构已经联合认定：太空种子是安全种子，太空种子培育出的农作物是健康食品。5.诱变育种技术在大豆育种中的应用诱变育种(induced mutation br
14、eeding)是指利用各种理化因素诱发变异，再通过选择而培育新品种的方法，与常规育种方法相比，具有方法简便、育种周期短、效果好等特点，其在改良作物品种和创造新种质方面发挥了巨大作用，已成为世界上普遍应用的先进育种方法之一，尤其是与杂交育种技术的结合，育种效果更为显著。目前在育种上应用的诱变方法有物理诱变法、化学诱变法和空间诱变法等。1 物理诱变法物理诱变法是指利用一些物理因素处理农作物种子、花粉、器官、植株，引起植物染色体发生畸变，诱发出新的可遗传变异，从中筛选出有利变异性状的后代，育成新的品种。此方法具有诱变频率高、变异范围大、有利变异性状稳定快等优点。电离辐射诱变,离子束注入诱变,激光诱变
15、育种，微波诱变育种，磁诱变育种：其中激光诱变育种开始于 60 年，美国、苏联、澳大利亚、加拿大等国家研究较早。我国激光诱变育种是从 1972 年开始的，由四川大学生物系首先进行激光油菜种子的诱变研究，之后相继育成了油菜、番茄、黄瓜、菜豆、蚕豆等激光诱变品种，至 1995 年，已育成 42 个农作物新品种。激光诱变作为物理诱变的一种方式，其生物学效应直接来源于其产生的光、电、热、压力和磁效应的综合作用。上述效应累积，使细胞 DNA 分子吸收、聚积能量并进行能量再分配，使细胞 DNA处于一种易于突变的状态，继而发生一系列的诸如断键、聚合、交联等物理和化学变化，导致 DNA分子结枸的改变即 DNA
16、分子的损伤和突变，最终引起突变生物学属性变化。目前，激光诱变育种技术已被广泛应用在农作物育种、微生物育种、家禽、鱼类、畜牧育种等多个领域。在大豆育种方面，安徽农业大学采用 Ne 激光育成的大豆新品种安激 2 号，高产、适应性范围广、蛋白质和脂肪含量高，同时抗花叶病毒和孢囊线虫病，已推广种植面积达 6 万 hm2，种植面积还在迅速扩大；采用有性杂交和激光红宝石辐照交替进行，选育出的蛋白质、脂肪含量高的菜用大青豆新品种 AGO 菜用大青豆(简称 AGO)，具早熟、适应性广、抗逆性强、耐迟播、产量高和效益好等特性。为有性杂交与诱变处理相结合的育种方法提供了一定的依据。张建东等发现 C02 激光不同功
17、率密度和不同照射时间都对发芽率、淀粉酶活性、可溶性蛋白质、可溶性糖含量和氨基酸含量产生影响。2 化学诱变育种化学诱变育种是利用化学诱变剂诱发作物突变，通过多世代对突变体进行选择和鉴定，直接或间接地培育成生产上能利用的农作物品种，具有成本低、使用方便、诱变作用专一性强等特点，是一种迅速发展的育种途径。它开始于 20 世纪初。1943 年 Ochlker 用脲烷处理月见草以后，化学药剂的诱变作用得到了肯定。化学诱变在大豆育种上的研究与应用世界大豆化学诱变育种始于 1957 年，此后各国先后开展了此领域的研究。我国于 1958 年开始大豆诱变研究，至今已育成一大批高产、优质、抗病性强的大豆新品种。李
18、占军等诱变育成大豆新品种“化诱 5 号”；于秀普等应用 EMS 附加平阳霉素(PYM)后处理大豆种子，经过累代选择培育的冀豆 8 号，已在生产上大面积推广应用。20 世纪 70 年代中期，人们对育成大豆的要求不再仅仅是产量的提高，而是逐渐转向其他品质方面的研究。Hamond 和 Fehrt21 J 研究指出，射线与化学诱变剂对降低亚麻酸含量有较好的效果。Wil COX 采用 EMS 处理获得了亚麻酸含量 34的稳定突变体。利用化学诱变剂 EMS、NMU 或者ENU，Sebastian 等分离出对磺脲类除草剂抗性增加的大豆新品种。素材五教材参考答案教材 P43 想一想，议一议参考答案金鱼身体的颜
19、色、形状等性状是由基因决定的。金鲫鱼体色发生变化是因为控制身体颜色的基因发生了变异。人类为了观赏需要，利用杂交的方法，使控制这些性状的基因集中到金鱼后代身上并显现出来，在这个过程中，基因进行了重新组合，这也属于生物的变异。教材 P44 探究参考答案1大、小花生果实的长度分别处于一定范围内；大花生果实在长度值较大的范围内的数量要明显多于小花生果实的数量。2在相同条件下种植的大、小花生，正常情况下，大花生果实长度的平均值应大于小花生果实的平均值。这种差异主要是由基因不同引起的。3将大花生的种子种在贫瘠的土壤中，其果实将会变小；将小花生的种子种在肥沃的土壤中，其果实会长大，因为环境的变化影响生物性状
20、的表现。4不一定，要看控制花生种子大小这一对相对性状的基因组成来确定。假设 A 为显性基因控制性状“大”，a 为隐性基因控制性状“小”。大花生的基因型可能是 AA 或 Aa，如果是 AA，其后代均表现为大；如果是 Aa，其后代就有大和小两种可能。也可回答：不一定，如果大花生的大小是一种数量性状，则大花生中一粒饱满粒大的种子种下去，所收获的种子有大有小，但平均值仍和原大花生品种相近(若不考虑环境因素的话)。教材 P4647 正文问题参考答案1不同品种或同一品种的不同奶牛控制产奶量的基因是不同的，人工选择可以将产奶量高的奶牛选择出来(含有控制高产奶量的遗传物质)并进行繁育，后代还可能会出现变异，再
21、从中选育，数代后奶牛不但能够保持高产奶量，而且产奶量还会有不断增加的趋势。2人工选择低产抗倒伏小麦与高产易倒伏小麦进行杂交，经选择后，杂交后代同时具有了抗倒伏的基因和高产的基因，并且这两种基因控制的性状都能显现。3太空中的射线引起普通甜椒种子的基因发生改变，种子播种后经人工选育可得到新品种。教材 P48 练习参考答案1(1)(2)2B3C4.这种变异能够遗传。由遗传的物质基础发生变化引起的变异是可遗传的变异。染色体属于遗传的物质基础。使用化学试剂使亲代细胞内的染色体加倍，当亲代细胞通过细胞分裂产生生殖细胞时，生殖细胞内的染色体数也会比正常的增加一倍，产生可遗传变异。5举例：(1)转基因大豆可以抵抗除草剂草甘膦，草甘膦会把普通大豆植株与杂草一起杀死；(2)高产优质转基因奶羊新品种人乳铁蛋白基因转入克隆奶山羊的基因组中；(3)转基因超高产大豆新品种转基因大豆 948 有三个特点：高抗病、抗逆、产量高，对大豆病毒、叶斑病、灰霉病抵抗力极强。株高 1 m，主茎结荚密，节间短，单株结荚 160 个以上，最高达 278 个荚，平均亩产 300 kg，最高可达 405 kg；适应性强。