拟南芥杂交实验教学实践应用

拟南芥杂交实验教学实践应用

高艳

乌鲁木齐市第61中学    830000

摘要：拟南芥与豌豆都是严格自花传粉，闭花授粉的植物，故在课堂中开展南芥进行杂交实验，以增强学生对孟德尔豌豆杂交实验以及核心概念3的理解。通过实验教学，提升学生核心素养，提升老师实验教学能力。

关键词：拟南芥  杂交实验  教学

一、教学背景

1. 教材分析  孟德尔分离定律和自由组合定律是高中生物教学中的重点内容，其结论是孟德尔通过豌豆杂交实验得出，学生对该定律的学习是通过高度总结的实验过程和实验结果进行，新课程标准（2017年版）提出，为增强学生对概念3“遗传信息控制生物性状，并代代相传”的理解，应开展模拟植物或动物性状分离的杂交实验。拟南芥与豌豆有相同的生殖方式，故，本实验以拟南芥为材料进行杂交实验，增强学生对核心概念的理解。
2. 学情分析  本学期，高一年级进入必修二遗传与进化的学习，开篇章节即为孟德尔豌豆杂交实验。我校学生为为本市二批次学生，学习孟德尔遗传规律普遍存在困难，对分离定律的理解多数停留在理论水平，不能与实际相联系。另外，学生学习兴趣缺乏，对植物有性生殖的理解不到位。为增强学生对孟德尔杂交方法的认知，增强学生对孟德尔豌豆杂交实验以及有性生殖的理解。
3. 实验条件  通过老师和学生的共同努力，我们设计了简易的拟南芥培养箱，成功摸索了在我校种植拟南芥的条件，为该实验的进行奠定基础。

二、教学目的

1、增强学生对孟德尔杂交实验方法的认知。

2、理解孟德尔历经8年时间，在无法观察性状分离内在原因的条件下，坚持不懈，认真严谨的科学研究精神。

3、通过模拟实验，加深对豌豆杂交实验以及生物遗传规律的理解。

三、教学实施

1、拟南芥植株特点

    设计幻灯片，通过幻灯片介绍拟南芥的植株特点：分布广泛，一年生草本，十字花科，花朵直径约3mm，花瓣4片，白色，匙形。植株小，生命周期短，3周左右开花，6周即可完成一个世代。严格自花传粉，闭花授粉，基因纯合度高，是世界公认的遗传学研究的好材料，模式植物之一。野生型有WS，Col-0和Ler三种，分别介绍三种生态型在表型上的差异，再介绍本实验中提供的两种突变体bri1-301（以Col-0为背景突变），irx1-1（以Col-0为背景突变）。其中irx1-1因木质部塌陷表现出不能直立生长，叶片深绿色，稍矮化，高度10-12cm。bri1-301突变体因油菜素甾醇转导途径受阻，植株表现出矮化，叶片卷曲等特征。通过讲解和图片观察，尝试让学生说出几种差异较为明显的表现型。

2、拟南芥与豌豆比较

观察不同表现型的图像后，从遗传学实验材料的角度对拟南芥和豌豆进对比。

从以上比较可以看出，拟南芥与豌豆相比，有相同的生殖方式和易于区分的性状，并且拟南芥生命周期短，非常适合作为杂交实验的材料。

3、拟南芥杂交方法

首先，请学生回顾，孟德尔进行豌豆人工杂交实验的原理和方法，通过对比说出拟南芥杂交的方法，然后引导学生进行杂交实验。

杂交步骤如下：

（1）观察四种不同表现型的植物材料，选择差异明显的相对性状，确定杂交亲本。

（2）观察母本拟南芥的花朵，选择合适的花朵进行去雄，雄蕊一共6枚，用杂交镊轻轻取出雄蕊，注意计数，不要漏取雄蕊。

（3）观察父本拟南芥的花朵，选择合适的花朵取下成熟的雄蕊，对去雄的花蕊进行授粉，并按照实验记录中的编号做好标记。

（4）24小时候，观察授粉后角果的生长情况。如果长大，说明授粉成功，如果未长大，说明授粉不成功，需再次授粉。

4、实验记录

四、教学反思

两组杂交实验中野生型杂交成功，获得了F1代，并成功种植，而突变体的杂交成功，获得了f1代种子，但播种后未能正常发芽，分析原因，收种过于急躁，种子未真正成熟，或者后期干燥不彻底，种子不能萌发。由此可见，遗传学实验的成功，每一步操作都非常关键。

拟南芥杂交实验的开展，是教材实验的外延，对学生进行调查发现，学生对亲自操作杂交实验非常感兴趣，通过实验，首先对杂交的过程更加清楚；其次，拟南芥的花朵非常娇小，想要成功杂交，对学生的实验操作能力是巨大的考验。成功完成杂交让学生有极大的满足感与成就感；最后，杂交实验的周期较长，杂交操作完成后还需要不断地观察植物生长发育情况，要对植物进行悉心照料，对植物的生长情况要细心观察，经过这一过程，不仅养了学生的学习兴趣，增强了学生利用所学知识解决实际问题的能力，拓展学生的视野，增强学生思维能力，还培养学生学习科学家科学研究精神学生对科学家坚持不懈的探究精神有了更深的体会。