Методический электронный образовательный центр Министерства образования Оренбургской области и Оренбургского государственного университета
Методический электронный образовательный центр Министерства образования Оренбургской области и Оренбургского государственного университета
Попова Надежда Алексеевна учитель биологии МАОУ «Софиевская СОШ» Пономаревский район Название предмета: Биология Класс:9 Базовый учебник: В. Б. Захаров, С. Г. Мамонтов, Н. И. Сонин, Биология: общие закономерности. 9 класс: учеб.для общеобразоват. учреждений. – М.: Дрофа,2010 г. Уровень обучения: базовый Тема урока: Методы селекции растений и животных. Общее количество часов, отведенное на изучение темы: 2 часа Место урока в системе уроков по теме: второй урок по теме «Селекция растений и животных и микроорганизмов». Цель урока: изучить основные методы селекций растений и животных, выявить особенности селекции животных. Задачи: образовательная: показать основные методы селекции, выявить их суть, особенности их применения к различным группам живых организмов; развивающая: формировать умения выделять главное, сравнивать, формулировать выводы; расширить познания учащихся о современных методах селекции. воспитательная: подчеркнуть роль трудолюбия, любви к своему делу, свойственной увлечённым селекционерам, патриотическое воспитание на примере отечественных селекционеров. Тип урока: комбинированный. Вид: частично-поисковый Метод проведения: объяснение, беседа. Планируемые предметные результаты: ученик должен иметь представление о работах отечественных селекционеров; знать понятия: «порода», «сорт», «гетерозис», «полиплоид»; уметь объяснять суть методов селекции растений и животных, отличия методов, применяемых для животных. Междисциплинарные связи: история. Внутридисциплинарные связи: зоология, ботаника. Техническое обеспечение урока: изображения, фотографии, таблицы по каждому из рассматриваемых методов. Содержание урока №1 I. Актуализация знаний (устный опрос). - Что изучает селекция? - Чем отличаются одомашненные животные и культурные растения от диких? - Какой вклад в развитие селекции внёс Н.И.Вавилов? - Какое значение для селекции имеет знание центров происхождения культурных растений? - Какие центры происхождения культурных растений вы знаете? -Сформулируйте задачи, стоящие перед селекцией. 1. Повышение урожайности сортов растений и продуктивности пород животных 2. Повышение экологической пластичности сортов (выведение сортов, которые можно выращивать в различных климатических условиях – вспомнить понятие “ районирование”). 3. Выведение сортов, устойчивых к различным заболеваниям (на примере фитофтороустойчивых сортов картофеля). 4. Выведение сортов растений, пригодных для механического выращивания и пород животных для промышленного разведения - Какие задачи ещё можно поставить перед селекцией (учащиеся предлагают свои варианты)? - Каковы же методы селекции, которые помогут решить поставленные задачи? II. Мотивация учебной деятельности. Сообщение темы, цели. Интенсификация сельского хозяйства невозможна без создания высокопродуктивных пород животных и сортов растений. Чтобы их создать, необходимо использование современных методов селекции. Работа с понятиями: порода, сорт (чистая линия) Порода и сорт (чистая линия) называют искусственно созданную человеком популяцию организмов, которая характеризуется специфическим генофондом, наследственно закрепленными морфологическими и физиологическими признаками, определенным уровнем и характером продуктивности. III. Открытие новых знаний. Учитель предлагает учащимся подумать, верно ли суждение, что каждой породе или сорту свойственна определенная норма реакции. Вспомним, что такое норма реакции. (Пределы модификационной изменчивости какого-либо признака называют нормой реакцией). Как вы уже знаете, различают широкую и узкую норму реакции. Признак, имеющий широкую норму реакции, изменяется в большом диапазоне. Например, куры породы белый леггорн отличаются высокой яйценоскостью. При улучшении условий кормления и содержания повышается яйценоскость кур, а масса их практически не меняется. Другой пример: количество молока у крупного рогатого скота зависит в большой степени от условий содержания и кормления. Признак, имеющий узкую норму реакции, мало зависит от внешних условий, например окраска шерсти у крупного рогатого скота. Норма реакции складывалась исторически в результате естественного отбора; она имеет большое приспособительное значение. Зная влияние факторов внешней среды на норму реакции конкретных признаков, можно повышать урожайность растений и продуктивность животных. Какой вывод следует из данный примеров? Совместная формулировка вывода: фенотип (в том числе и продуктивность) наиболее полно проявляется лишь при определенных условиях, поэтому для каждого района с определенными климатическими условиями, агротехническими приемами и т.д. необходимо иметь свои сорта и породы. 1. Методы селекции растений и животных. По ходу объяснений учителя учащиеся заполняют таблицу (таблица заполняется в течение двух уроков, отведенных на изучении данной темы). Рассказывая о методах селекции, учитель демонстрирует изображения, фотографии, таблицы, иллюстрирующие конкретный метод. Методы селекции растений и животных Метод Использование в селекции растений животных Подбор родительских пар По хозяйственно ценным признакам; географически удалённых (по месту происхождения); генетически отдаленных По хозяйственно ценным признакам и по экстерьеру (совокупности фенотипических признаков) Неродственная (аутбридинг) Внутривидовое, межвидовое, межродовое скрещивание, ведущее к гетерозису, для получения гетерозиготных популяций с высокой продуктивностью Скрещивание отдаленных пород для получения гетерозиготных популяций и гетерозиса. Потомство может быть бесплодным Близкородственная (инбридинг) Самоопыление у перекрестноопыляющихся растений путем искусственного создания чистых линий Скрещивание между близкими родственниками для получения гомозиготных чистых линий с желательными признаками Массовый Применяется для перекрестноопыляющихся растений; отбор приходится повторять. Не применяется Индивидуальный Применяется для самоопыляющихся растений, выделяются чистые линии – потомство одной самоопыляющейся особи Применяется жесткий индивидуальный отбор по хозяйственно-ценным признакам, выносливости, экстерьеру Экспериментальное получение полиплоидов Применяется для получения более продуктивных и урожайных форм полиплоидов Не применяется (полиплоидия у животных возможна лишь в крайне редких случаях, например, Астауров Б.Л. создал полиплоидные формы тутового шелкопряда, которые размножаются партеногенетически) Экспериментальный мутагенез Применяется для получения исходного материала для селекции высших растений и микроорганизмов Не применяется Клонирование организмов Растения выращивают из одной клетки – получают клон растений с одинаковым генотипом Из яйцеклетки удаляют ядро и в нее пересаживают ядро соматической клетки генетически ценного организма, затем стимулируют дробление реконструированной зиготы электрошоком и трансплантируют эмбрион в матку любой самки того же вида Основные методы селекции – отбор и гибридизация. Отбор бывает массовый и индивидуальный. При индивидуальном отборе выбирают отдельную особь с нужными признаками и получают от неё потомство. Индивидуальный отбор применяется для самоопыляющихся растений и животных. Массовый отбор применятся в селекции перекрёстноопыляемых растений, некоторых животных. Гибридизация - это процесс скрещивания родительских форм и получение от них гибридов. Различают два вида гибридизации – близкородственную и отдалённую (иногда даже межвидовую). Рассмотрим упрощённую схему комбинационной селекции для получения нового сорта самоопыляющегося растения (например, пшеницы). 1 этап – скрещивание между собой двух родительских форм. 2 этап – оценка гибридов до восьмого поколения (при самоопылении к 7-8 поколению достигается почти 100% уровень гомозиготности) Таким образом, цель отбора для многих селекционных программ является получение максимально гомозиготных форм. -Что же такое гомозиготность? (Гомозиготность – это такое состояние наследственного аппарата, при котором гомологичные хромосомы имеют одну и ту же форму аллельных генов) 3 этап – отбор лучших потомков, их оценка, испытание на урожай и другие признаки. Заключительный этап - лучшее потомство становится сортом. При массовом отборе из исходного материала выделяют группу особей, обладающих желательными признаками, а при индивидуальном – отдельных особей, также с желательными признаками с целью получения от них потомства. Массовый отбор проводится среди перекрестноопыляемых растений (например, так был получен сорт ржи «Вятка»). При этом отборе генетически однородный материал не выделяется в силу наличия большого количества гетерозиготных особей. Индивидуальный отбор более применим к самоопыляющимся растениям (пшеница, овес, ячмень). Потомство одной самоопыляющейся особи называют чистой линией, которое является гомозиготным. В результате индивидуального отбора получаются сорта, представляющие собой одну или несколько гомозиготных чистых линий. Однако и у этих гомозиготных особей могут происходить мутации, появляются гетерозиготные формы. При половом размножении свойства сортов, состоящих из гетерозиготных особей, не сохраняются, происходит их расщепление, а при вегетативном размножении сортов растений можно сохранить и размножить любую гетерозиготную форму. При самоопылении повышается гомозиготность, что способствует закреплению наследственных свойств. Еще Дарвину было известно, что самооплодотворение у растений и близкородственное скрещивание (инбридинг) у животных происходит, но оно приводит к снижению жизнеспособности, уменьшению продуктивности и вырождению. Это связано с накоплением рецессивных неблагоприятных мутаций, быстро переходящих в гомозиготное состояние и устраняющихся естественным отбором. Инбридинг часто применяют в селекции: сначала выводят гомозиготные линии, затем, например, у растений, проводят перекрестное опыление между разными самоопыляющимися линиями. Получают высокоурожайные гибриды – это так называемая межлинейная гибридизация. При этом часто проявляется эффект гетерозиса (или гибридной силы): первое гибридное поколение обладает повышенной урожайностью и жизнеспособностью, но со второго поколения эффект гетерозиса обычно снижается. Однако инбридинг позволяет выделять из популяции организмы с необходимыми для селекции свойствами. В инбридной линии возрастает число гомозигот, вследствие чего внутри инбридной линии особи менее изменчивы. И, тем не менее, полной гомозиготности в чистой линии достичь очень трудно, что можно объяснить тем, что в чистых линиях могут возникать мутации, а естественный отбор поддерживает гетерозиготность. На практике сначала создают большое число самоопыляющихся линий растений, затем проводят скрещивание между ними и выявляют те комбинации, при которых проявляется наибольший эффект гетерозиса. В дальнейшем проводят скрещивание между линиями, имеющими наибольший эффект гетерозиса, для получения семян, используемых в сельском хозяйстве. Скрещивание в сочетании с отбором – наиболее эффективный путь в селекции. У растений выделяют несколько типов гетерозиса: – репродуктивный (лучшее развитие органов размножения, выражающееся в повышенной урожайности плодов и семян); – соматический (мощное развитие зеленой массы); – приспособительный (общее повышение жизнеспособности). Учитель предлагает назвать способы закрепления гетерозиса у растений. После обсуждения приведенных способов, формулируются основные пути закрепления гетерозиса: 1) партеногенез растений; 2) вегетативное размножение; 3) перевод диплоидного гибрида в полиплоидное состояние (в этом случае вероятность сохранения гетерозиготных комбинаций генов в ряду поколений значительно выше); у животных проводят переменное скрещивание, то есть постоянное скрещивание гибридов попеременно с одной и другой исходной формой. Многие формы культурных растений являются (по сравнению с родственными дикими видами) полиплоидами. К их числу относятся картофель, некоторые сорта сахарной свеклы, пшеница, садовая земляника и др. Как природную полиплоидию можно рассматривать наличие кратного 14 числа хромосом у пшеницы, кратного 12 – у табака и картофеля; есть виды с 24, 48 и 72 хромосомами. А. Р. Жебрак получил большое число полиплоидов пшеницы; В. В. Сахаровым была получена полиплоидная гречиха; имеется триплоидная сахарная свекла (она содержит на 15–20 % больше сахара). В настоящее время известно более 500 различных растительных организмов, имеющих полиплоидный набор хромосом, искусственно полученных в лабораторных условиях. Случаи полиплоидии известны и среди животных (например, у разных видов лягушек и тритонов), полученных под воздействием повышенной или пониженной температуры. Учитель демонстрирует фотографии с изображением полиплоидов. Аутбридинг – отдаленная гибридизация, то есть скрещивание неродственных организмов. Обычно скрещивание происходит в пределах вида, но иногда получают гибриды при скрещивании растений разных видов одного рода и даже разных родов. Например, академиком Н. В. Цициным на основе отдаленной гибридизации получен гибрид пшеницы с рожью, дающий высокий урожай и стойкий к неблагоприятным внешним факторам. При отдаленной гибридизации гибриды часто бывают стерильными. Как преодолеть бесплодность подобных гибридов? (ответы учащихся). Чтобы подробнее разобраться в данной проблеме, внимательно прослушаем сообщение учащегося о методе советского ученого-генетика Г. Д. Карпеченко (опережающее домашнее задание). Преодолеть бесплодность межродовых гибридов впервые удалось в 1924 г. советскому ученому-генетику Г. Д. Карпеченко при скрещивании редьки и капусты. (Учитель демонстрирует таблицу «Капустно-редечный гибрид»). Оба вида имеют в диплоидном наборе по 18 хромосом, следовательно, гаметы несут по 9 хромосом (гаплоидный вариант). Гибрид будет иметь по 18 хромосом, но он бесплоден, так как «редечные» и «капустные» хромосомы при мейозе не конъюгируют друг с другом. Г. Д. Карпеченко удвоил число хромосом гибрида и получил по 18 хромосом от каждого из родителей – всего было 36 хромосом, то есть каждая хромосома имела себе парную. «Капустные» хромосомы конъюгировали с «капустными», а «редечные» с «редечными». В результате каждая гамета получила по одному гаплоидному набору редьки и капусты (9+9=18). Зигота вновь имела 36 хромосом. В результате полученный гибрид стал плодовитым. Расщепления на родительские формы не наблюдалось вследствие того, что хромосомы редьки и капусты всегда оказывались вместе. Полученное растение уже не было похоже ни на капусту, ни на редьку: одна половина стручка напоминала стручок капусты, а другая – редьки. Получившийся полиплоид уже был плодовитым. Искусственная полиплоидия является одним из методов создания новых форм. Некоторые вещества (например, колхицин), задерживая нормальное расхождение хромосом при делении, нередко вызывают удвоение числа хромосом. Прослушаем и проанализируем сообщение учащегося «Методы работы И.В. Мичурина» И. В. Мичурин, отечественный селекционер, вывел около 300 сортов плодовых деревьев, сочетавших в себе качества южных плодов и неприхотливость северных растений. Основные методы работы: – отдаленная гибридизация географически отдаленных сортов; – строгий индивидуальный отбор; – «воспитание» гибридов суровыми условиями выращивания; – «управление доминированием» с помощью метода ментора – прививки гибрида к взрослому растению, передающему свои качества выводимому сорту. Преодоление нескрещиваемости при отдаленной гибридизации: – метод предварительного сближения – прививка черенка одного вида (рябины) прививали на крону груши. Через несколько лет цветки рябины опылялись пыльцой груши. Так был получен гибрид рябины и груши; – метод посредника – 2 ступенчатая гибридизация. Миндаль был скрещен с полукультурным персиком Давида, а затем полученный гибрид был скрещен с культурным сортом. Получили «Северный персик»; – опыление смешанной пыльцой (своей и чужой). Примером является получение церападуса – гибрида вишни и черемухи (демонстрация таблицы). Формирование вывода: человек широко использует методы отдаленной гибридизации и полиплоидии для получения высокоурожайных и устойчивых сортов различных культурных растений. IV. Закрепление изученного материала. 1) Беседа по вопросам. 1. Что такое селекция? (Наука о создании новых и улучшении существующих пород домашних животных, сортов культурных растений, штаммов микроорганизмов.) 2. Что такое порода, сорт, штамм? (Популяция, созданная человеком, которая характеризуется определенными наследственными особенностями: продуктивностью, морфологическими и физиологическими особенностями.) 3. Для каких растений эффективен массовый, а для каких – индивидуальный отбор? (Массовый отбор – для перекрестноопылителей, индивидуальный – для самоопылителей.) 4. Приведите два примера самоопыляющихся и два примера перекрестноопыляющих растений. (Пшеница и горох, рожь и подсолнечник) 5. Что такое чистая линия у растений? (Потомство от самоопыляющейся особи) 6. 9. Что такое инбридинг и аутбридинг? (Инбридинг – близкородственное скрещивание, аутбридинг – неродственное скрещивание между особями одного вида.) 7. Как получить эффект гетерозиса? (С помощью межлинейной или отдаленной гибридизации.) 8. Как преодолеть бесплодие отдаленных гибридов? (С помощью полиплоидизации.) 9. Какое явление получило название полиплоидии? (Кратное геному увеличение хромосомного набора.) 10. Какой межродовой гибрид был получен Г. Д. Карпеченко? (Капустно-редечный.) 11. Какие основные методы селекции использовал И. В. Мичурин? (Гибридизация географических удаленных форм, метод ментора, метод посредника, метод опыления смесью пыльцы.) 12. Какие мутагены часто используются человеком? (Излучение, химические мутагены.) 2) Решение биологических задач. 1. Знаменитый русский селекционер И.В. Мичурин вывел более 300 сортов плодовых и ягодных культур, на выведение же одного сорта требуется не менее 20 лет. Поэтому жизнь этого учёного - беспримерный подвиг, пример колоссального трудолюбия и патриотизма. Мало кому известно, что Мичурин занимался и селекцией цветов – роз, лилий. Голландцы предлагали большие деньги за лилию фиалкоцветную. Не продал… Какой метод получения этого растения (излюбленный мичуринский метод) ? 2. Всеми любимый виноград сорта кишмиш не имеет семечек, обладает раннеспелостью и приятным вкусом. Сорт Кишмиш Чёрный. Кишмиш белый овальный обладают хромосомным набором 4 п. Как называются такие растения, как можно получить растения с удвоенным набором хромосом? 3. Некоторые объекты сочинской олимпиады в 2014 году заденут территорию Северо-Кавказского биосферного заповедника. С целью сохранения эндемичных растений этого заповедника, например иглицу колхидную, перевезли в город Волгоград, где их не только сохранят, но и увеличат их численность. Предложите метод, как это можно сделать. Совместная формулировка вывода о значении селекции в современном мире. V. Рефлексия. Учащиеся оценивают степень реализации поставленных на уроке целей, свои учебные действия и содержательно обосновывают правильность (ошибочность) результата. Домашнее задание: § 44, с.207-211; вопросы 1–7. Подготовить сообщение об истории создания сорта какого-либо растения, домашнего питомца. Повторить основные понятия генетики: ген, гетерозигота, гетерозис, фенотип, экстерьер, сорт, штамм, биотехнология и т.д.
Автор(ы): Попова Н. А.
Скачать: Биология 9кл - Конспект.docx
