Giáo án Bài 16. Tương tác giữa kiểu gene với môi trường và thành tựu chọn giống

Huy động hiểu biết sẵn có của HS về sự khác nhau giữa các cá thể cùng nguồn gốc; từ đó xác định vấn đề cần giải quyết: kiểu hình phụ thuộc vào cả gene lẫn môi trường.

GV trình bày tình huống: hai cây nhân vô tính cùng nguồn, một cây được tưới đủ nước, một cây thiếu nước, sau một thời gian cây tưới đủ nước cao 30 cm, cây thiếu nước cao 20 cm.
GV đặt câu hỏi:

• Hai cây có cùng kiểu gene không? Vì sao?
• Vì sao chiều cao lại khác nhau?
• Có thể kết luận cây cao hơn đã đột biến gene không?
  HS suy nghĩ cá nhân trong 1 phút, sau đó ghi câu trả lời vào vở.

HS xác định được: hai cây cùng nguồn nên có kiểu gene giống nhau; chiều cao khác nhau là do điều kiện nước khác nhau; chưa đủ cơ sở để kết luận có đột biến. Từ đó GV dẫn dắt vào bài: kiểu hình là kết quả tương tác giữa kiểu gene và môi trường.

Nêu và phân biệt được ba khái niệm kiểu hình, mức phản ứng, thường biến; giải thích được vì sao cùng kiểu gene có thể cho nhiều kiểu hình và vì sao cần so sánh nhiều môi trường trước khi kết luận.

HS làm việc nhóm 4 người theo phiếu học tập số 1, nghiên cứu nội dung bài và ví dụ đề-giải trong SGK hoặc học liệu NeoEdu, sau đó:

• Hoàn thành bảng so sánh ba khái niệm trong phiếu số 1.
• Trả lời câu hỏi: Vì sao cây nhân vô tính cao 20 cm và 30 cm chưa đủ để kết luận có đột biến?
• Nêu điều cần làm để đánh giá mức phản ứng của một kiểu gene.

Bảng khái niệm HS hoàn thành:

• Kiểu hình: kết quả tương tác giữa kiểu gene với môi trường.
• Mức phản ứng: tập hợp kiểu hình của cùng một kiểu gene ở các môi trường khác nhau.
• Thường biến: biến đổi kiểu hình do môi trường, nằm trong phạm vi phản ứng của kiểu gene, không làm thay đổi trình tự gene.
  Kết luận HS rút ra: cùng kiểu gene có thể cho kiểu hình khác nhau khi nước, dinh dưỡng, nhiệt độ thay đổi; khác biệt kiểu hình không tự chứng minh đột biến; cần so nhiều cây, nhiều môi trường và có bằng chứng di truyền.

Phân biệt được quy trình tạo dòng thuần bằng tự phối, chọn lọc với quy trình lai các dòng để tìm tổ hợp F1 có ưu thế lai; giải thích được vì sao F2 không đồng nhất như F1 và cần kiểm nghiệm giống trước khi nhân rộng.

HS làm việc theo cặp đôi, hoàn thành phiếu học tập số 2 gồm bảng so sánh ba quy trình: lai hữu tính tái tổ hợp allele; tự phối, chọn lọc qua nhiều thế hệ để tạo dòng thuần; lai các dòng thuần để tìm tổ hợp F1 có ưu thế lai.
Cặp đôi thảo luận trả lời: Vì sao không nên giữ mọi F2 làm giống để hứa giữ nguyên ưu thế lai? Ví dụ lúa ST25 cho thấy điều gì về thành tựu chọn giống và giới hạn của kết luận?

Bảng so sánh HS hoàn thành:

• Lai hữu tính: tái tổ hợp allele tạo biến dị mới; chọn cây/con có tổ hợp phù hợp rồi thử nghiệm và nhân giống theo phương thức sinh sản của giống.
• Tự phối, chọn lọc: qua nhiều thế hệ tạo dòng thuần, các cá thể đồng hợp ở hầu hết gene.
• Lai các dòng thuần: F1 có kiểu gene dị hợp, có thể có ưu thế lai; mục tiêu là tìm tổ hợp F1 có ưu thế lai.
  Kết luận HS rút ra: F2 phân li và tái tổ hợp nên không đồng nhất như F1, không thể hứa giữ nguyên ưu thế lai khi nhân F2; ví dụ lúa ST25 là minh họa thành tựu chọn giống, không phải chứng cứ mọi vùng trồng đều cho năng suất như nhau.

Củng cố khái niệm kiểu hình, mức phản ứng, thường biến, quy trình chọn giống; vận dụng để nhận xét các kết luận đúng, sai và tính toán khoảng biến đổi kiểu hình từ số liệu.

HS làm 8 câu hỏi (trắc nghiệm, nối và tình huống) theo bài tập trong bài học, có thể dùng bài tương tác trên NeoEdu để kiểm tra nhanh. GV yêu cầu HS làm cá nhân 8 phút, sau đó đổi chéo kiểm tra theo cặp.
Câu 1. Kiểu hình được hiểu đúng như thế nào? A. bản sao nguyên vẹn của kiểu gene bất kể môi trường; B. kết quả tương tác kiểu gene với môi trường; C. kết quả chỉ của điều kiện nuôi, không liên quan gene.
Câu 2. Mức phản ứng được hiểu đúng như thế nào? A. tập hợp kiểu gene của cả quần thể trong một môi trường; B. mọi kiểu hình của nhiều kiểu gene trong một môi trường; C. tập hợp kiểu hình của cùng kiểu gene ở các môi trường.
Câu 3. Ghép thuật ngữ với nội dung: Kiểu hình; Mức phản ứng; Thường biến với các nội dung tương ứng: (a) biến đổi kiểu hình do môi trường trong phạm vi phản ứng; (b) kết quả tương tác kiểu gene với môi trường; (c) tập hợp kiểu hình của cùng kiểu gene ở các môi trường.
Câu 4. Cùng kiểu gene có thể cho kiểu hình khác nhau ở các môi trường. Đúng hay sai?
Câu 5. Dòng thuần A và B khác nhau, con lai F1 tăng năng suất. Có được giữ mọi F2 làm giống mà hứa giữ nguyên ưu thế lai không? A. Có, vì F2 chắc cùng kiểu gene F1; B. Không, phân li và tái tổ hợp có thể làm F2 không đồng nhất; C. Có, vì ưu thế lai không bao giờ thay đổi.
Câu 6. Hai cây nhân vô tính cùng nguồn cao 20 và 30 cm ở hai mức nước. Có đủ nói cây cao đã đột biến không?
Câu 7. Giống A năng suất cao ở nơi ẩm, giống B cao ở nơi khô. Chọn giống thế nào?
Câu 8. Mô hình cùng kiểu gene cao 18, 24, 30 cm ở ba môi trường. Khoảng chiều cao giữa lớn nhất và nhỏ nhất bằng bao nhiêu cm?

Đáp án:

• Câu 1: B. Kiểu hình là kết quả tương tác kiểu gene với môi trường.
• Câu 2: C. Mức phản ứng là tập hợp kiểu hình của cùng kiểu gene ở các môi trường.
• Câu 3: Kiểu hình – (b); Mức phản ứng – (c); Thường biến – (a).
• Câu 4: Đúng. Đó là cơ sở của mức phản ứng; khác biệt kiểu hình không tự chứng minh đột biến trình tự gene.
• Câu 5: B. F1 có tổ hợp dị hợp thích hợp nhưng F2 phân li; cần quy trình nhân giống và kiểm nghiệm, không hứa giữ mọi đặc tính.
• Câu 6: Chưa. Khác nước có thể gây thường biến; cần nhiều cây, kiểm soát điều kiện và bằng chứng di truyền. Dữ liệu này không chứng minh có đột biến.
• Câu 7: Xác định môi trường mục tiêu; thử nghiệm nhiều vụ, nhiều điểm có đối chứng và lặp lại; đánh giá cả chất lượng, độ ổn định và hiệu quả sử dụng tài nguyên. Không chọn chỉ theo một số năng suất cao nhất ở một nơi.
• Câu 8: $30 - 18 = 12$ cm. Chỉ mô tả các môi trường đã thử.

Vận dụng kiến thức về mức phản ứng, tương tác kiểu gene – môi trường và quy trình chọn giống để phân tích một tình huống thực tế ở địa phương; biết ghi nguồn, nêu điều chưa biết khi sưu tầm giống.

Tình huống: Địa phương em có một giống cây trồng hoặc vật nuôi được người dân yêu thích nhưng năng suất không ổn định giữa các vụ và các hộ gia đình. Nhóm HS thảo luận và thực hiện:

• Nêu ít nhất 3 yếu tố môi trường có thể làm kiểu hình khác nhau (ví dụ nước, dinh dưỡng, nhiệt độ, đất).
• Đề xuất cách thiết kế thử nghiệm để đánh giá mức phản ứng của giống (số điểm, số cá thể, đối chứng, số vụ).
• Lập phiếu sưu tầm thông tin giống địa phương theo mẫu: tên giống (ghi đúng như người dân gọi), nguồn thông tin, ngày ghi nhận, phương pháp tạo giống đã được xác nhận, điều chưa biết.
• Với vật nuôi, nêu biện pháp quản lí phả hệ và tránh cận huyết; không đề xuất tự lai giống động vật trong lớp.
  Nhiệm vụ về nhà: hoàn thiện phiếu sưu tầm bằng cách phỏng vấn người dân hoặc cán bộ kỹ thuật địa phương.

Sản phẩm nhóm gồm:

• Ba yếu tố môi trường: nước tưới, dinh dưỡng (phân bón), nhiệt độ hoặc loại đất; mỗi yếu tố kèm giải thích ngắn về kiểu hình có thể thay đổi.
• Kế hoạch thử nghiệm: trồng hoặc theo dõi nhiều cá thể của cùng giống ở ít nhất hai điều kiện khác nhau, có đối chứng, theo dõi qua nhiều vụ; ghi chiều cao, năng suất, chất lượng, độ ổn định.
• Phiếu sưu tầm giống đủ mục: tên giống, nguồn, ngày, phương pháp tạo giống đã xác nhận (hoặc ghi 'chưa rõ'), điều chưa biết.
  Kết luận HS rút ra: đánh giá giống cần dựa trên nhiều môi trường và nhiều cá thể; không kết luận giống tốt nhất cho mọi nơi; không suy phương pháp tạo giống từ tên thương phẩm.