资源简介

第一课 栽培马铃薯
课程意义
本课内容属于《义务教育劳动课程标准（2022 年版）》（以下简称《课程标准》）中第四学段（7～9 年级）的任务群4：农业生产劳动。农业生产劳动包括种植、养殖等多个方面。在当今社会，随着科技的进步和生活水平的提高，人们越来越认识到生产劳动教育的重要性。为了培养学生的综合素养，我们特设置“栽培马铃薯 ”劳动课程。本课程旨在让学生通过亲手种植马铃薯，在劳动观念方面，树立起热爱劳动、尊重劳动、劳动创造价值的正确劳动观念，深刻懂得劳动成果来之不易， 自觉践行劳动光荣的理念；在劳动能力方面，掌握基本劳动技能，并在实践过程中提高团结协作能力、实践能力和创新能力；在劳动习惯和品质方面，养成勤于动手、持之以恒、规范劳作的劳动习惯，锤炼吃苦耐劳、踏实担当、珍惜劳动成果的劳动品质；在劳动精神方面，在躬身耕耘与长期坚守中养成脚踏实地、坚持不懈的精神。
教学目标
1.行为目标：使学生了解马铃薯的生长习性和栽培要求，掌握栽培马铃薯的基本知识，并与同学分工合作，共同完成马铃薯的种植全过程。
2.认知目标：使学生通过栽培马铃薯劳动实践，增强动手能力，培养团队协作精神和沟通协调能力，增强集体荣誉感和责任感。
教学重难点
1.重点：使学生了解马铃薯的栽培要求，完成马铃薯栽培。
2.难点：使学生完成马铃薯栽培。
教学准备
1.课时：2 课时
2.场地：劳动实践基地
3.课前准备
（1）教师准备：劳动实践基地申请表、适量的种薯、小刀、盘子、铁锹（或锄头）、水桶、水瓢、塑料手套、马铃薯常见病虫害的图片及其防治措施，马铃薯栽培的视频等。
（2）学生准备：课前查阅资料或向农民伯伯请教栽培马铃薯的方法，完成“AI 启智窗 ”中的内容。
教学过程
第2课时
设计意图：通过展示劳动成果，让学生享受劳动带来的成就和快乐，激发学生的劳动自豪感。
教学步骤：
1.每组派一名代表拿上本小组收获的马铃薯上台展示，并给全班同学介绍他们是怎么栽培与养护的。教师多表扬，多鼓励。
2.教师引导学生分享他们的劳动报告，并对其给予评价和指导。
设计意图：通过自主实践及成果展示，培养学生发现问题、研究问题、解决问题的能力。同时，让学生体味劳动带给人的磨炼与收获。
教学步骤：
1.教师提问：我们本次的劳动已经结束了，你认为自己在本次劳动中表现如何？根据实际情况给自己点赞吧。
2.教师在 PPT 上展示：①掌握栽培马铃薯的相关知识；
②栽培的马铃薯成活率较高；
③能认真记录马铃薯的生长情况；
④能主动解决栽培过程中出现的各种问题。
3.教师让学生自己评价自己的表现情况，给书上的星星涂上颜色。五个星星表示优秀，两个星星表示良好，一个星星表示还需努力。
4.教师提问：同学们，通过这次劳动实践活动你们有哪些收获与感想呢？
5.教师随机抽取几名学生，请他们将收获与感想给全班同学进行分享（若时间允许，尽量多抽一些学生）。
6.教师提问：同学们，在劳动过程中，你们遇到了什么困难？采取了什么样的解决方法？（教师指导学生分享自己小组遇到的问题及采取的解决方法）
7.教师点评学生回答后，提问：同学们，想一想，在劳动过程中，我们还有哪些方面可以做得更好？
8.教师随机抽选几名学生回答上述问题。
9.教师根据学生的回答，总结：马铃薯的种植让我们体会到劳动的辛苦和快乐，理解了“一粥一饭来之不易 ”的道理，同时也让我们更好地理解了我国的农耕文化和传统，并激励我们为促进这一文化的传承和发展付出自己的努力。（教师引导学生在课下完成教材第 7 页中横线的填写，如果遇到困难可以与“心得帮手 ”互动）
设计意图：巩固课堂所学内容，帮助学生掌握栽培马铃薯的方法，同时，帮助学生查漏补缺，及时更正不恰当的养护方法，提高学生的劳动能力。
教学步骤：
1.教师将“马铃薯的栽培方法 ”制作成 PPT，展示给学生。
2.教师引导学生边看 PPT 展示的内容边回顾本节课的劳动技能要点。在回顾的同时，教师可以提醒一下每个步骤的注意事项。
3.教师请学生检查自己小组栽培马铃薯的方法是否有不恰当的地方。若有，学生可以及时记录更正方案，并和老师、同学分享自己需要改进的地方，以达到相互促进的目的。
探索马铃薯育种新技术
中国农业科学院深圳农业基因组研究所研究员
2022 年 4 月，习近平总书记在海南考察时指出：“ 中国人的饭碗要牢牢端在自己手中，就必须把种子牢牢攥在自己手里。要围绕保障粮食安全和重要农产品供给集中攻关，实现种业科技自立自强、种源自主可控，用中国种子保障中国粮食安全。”
马铃薯也叫土豆，营养丰富，能被加工成多种食品，我们经常吃的薯条、薯片、土豆泥都是用马铃薯加工而成的。相对于其他作物，马铃薯产量高、用水少、可种植地域广，全世界约有 13 亿人以马铃薯为主要 口粮。在我国，马铃薯是第四大主粮作物。2020 年，我国马铃薯种植面积超 7000 万亩，产量近 1 亿吨。但大家可能不知道，马铃薯的育种难题，一直困扰着育种专家。
土豆好吃育种难。
人们都知道种地要用种子，没有种子就没法种植水稻、小麦和玉米等作物。但也有一些作物不用种子，而是采用块茎进行种植，马铃薯就是这样一种作物。那么，马铃薯为什么不能像杂交水稻那样直接用种子来种植呢？
其实，马铃薯原本也可以用种子来种植。在自然界中，野生马铃薯主要是二倍体（有两套染色体组），是可以用种子繁殖的。在自然驯化过程中，二倍体马铃薯突变为四倍体马铃薯，个头变大，产量也提高了，因而被人类栽培、利用。但是同源四倍体马铃薯的种子高度分离，播种下去，长出来的马铃薯千奇百怪，很难保持优良性状，于是人们普遍采用薯块来种植马铃薯。
相比于用种子种植二倍体马铃薯，用薯块种植四倍体马铃薯有它的劣势。一是同源四倍体马铃薯基因组更加复杂，因而培育新品种的过程十分漫长。比如，用于制作薯条的马铃薯主要品种麻皮布尔班克还是在 100 多年前选育的品种。二是薯块种植的繁殖系数低，一颗马铃薯种下去只能收获 10～15 颗马铃薯，而种子种植的繁殖系数很高，一粒种子播下去可以收获约 1 万粒种子。形象地说，用种子种植一亩马铃薯只需要2 克种子，用薯块则需要200 千克种薯。二者的薯种成本、储运成本相差极大。三是马铃薯薯块的含水量较高，在种植、储藏和运输过程中容易感染多种病虫害。而马铃薯种子耐储存，基本上不会携带病虫害，在合适的条件下可以保存 10 年甚至更久。
那么，能不能取长补短，培育出用种子种植的品质优良的马铃薯新品种呢？用杂交种子繁殖替代薯块繁殖。
2016 年，我们联合有关机构发起“优薯计划 ”，利用二倍体马铃薯来替代四倍体马铃薯，并用杂交种子繁殖替代薯块繁殖，可将马铃薯育种周期由 10～12 年缩短至 3～5 年，繁殖系数提高 1000倍。而且，二倍体育种可以对品种不断迭代，选育更多适合市场需求的新品种。“优薯计划 ”有望带来马铃薯的“绿色革命 ”，曾受到袁隆平院士等育种专家的肯定。
杂交马铃薯育种，首先是通过不断自交，获得基因组高度纯合的纯种马铃薯（高度纯合自交系），然后将其作为父母本进行杂交，获得基因组一致的杂交种。获得高度纯合自交系是杂交马铃薯最关键也是最难的步骤。虽然自然界中存在大量的二倍体马铃薯，但它们基本上是自交不亲和的，也就是自花授粉之后不会产生种子。“优薯计划 ”需要克服的第一个难题就是自交不亲和，第二个难题是自交衰退。马铃薯作为异交作物，在长期的无性繁殖过程中，累积了大量杂合的不良位点，一旦自交，这些位点的不良效应便会显现出来，从而导致严重的生理机能衰退，表现为长势变弱、产量降低等。这些不良位点即为有害突变。
为此，我们使用基因组设计育种的“利器 ”，先后解析了单倍体、二倍体及四倍体马铃薯基因组，通过敲除控制自交不亲和的S-RNase 基因或引入天然自交不亲和基因，攻克了自交不亲和的难题；解析了马铃薯演化及薯块演化的规律，初步解析了自交衰退的遗传基础，培育出第一代自交系材料及杂交品系“优薯 1 号 ”。
但有害突变问题远未解决。杂交品系“优薯 1 号 ”长势好、产量高，但其亲本自交系之中，仍有大量微效和中效的有害突变，这导致了马铃薯长势弱，仍需进一步改良。有害突变是“优薯计划 ”航道上的暗礁，要想实现品种的快速改良，就必须高效剔除有害突变。
基于此，我们在 2017 年启动了全基因组定位、定量这些有害突变，指导杂交马铃薯育种研究， 旨在开发出一种可以准确鉴定和定量全基因组有害突变的新技术，并于 2018 年与合作者确定初步方案，帮助育种人员尽早发现、定量并剔除有害突变。
我国马铃薯育种进入基因组设计阶段。
近期，国际学术期刊《细胞》报道了我们团队的最新研究成果——利用进化基因组学鉴定有害突变进而指导杂交马铃薯育种。通俗地说，我们发明了一种新的进化透镜技术，让育种专家借助“火眼金睛 ”及早发现阻碍马铃薯育种的基因组暗礁（有害突变），避免育种走错路，让大家能够更快吃上更优质的高产土豆。
我们通过团队开发的茄科进化透镜发现，马铃薯基因组中2.4% 的区域在茄科中难以改变即高度保守，包括 1700 多万个位点，其中36% 位于先前没有确定功能的非编码区域。这些位点在亿万年的进化过程中都少有改变，说明它们对马铃薯的生存极为重要。如果这些位点发生了突变，有可能对马铃薯造成繁殖力下降、生活力降低、产量减少等不良影响。利用进化透镜，我们构建了马铃薯有害突变二维图谱，育种专家可以据此精确剔除马铃薯的有害突变，筛选好的育种材料，预测马铃薯产量。
借助进化透镜和有害突变图谱，我们发现传统育种使用生长更加健壮的马铃薯作为自交系起始材料的做法，可能会导致选育过程中子代从父母本中获得更多有害突变，不利于马铃薯的自交系构建。相反，生长较弱的马铃薯遗传给子代的有害突变更少，后期的自交育种成功率更高。这个“不选壮苗选弱苗 ”的反直觉方法不仅颠覆了我们以往的认知，还能够让我们提早 2～3 年预测马铃薯的 自交系育种结果，快速创建更多优良马铃薯自交系，进而培育更多马铃薯杂交品种。
我们还利用该图谱开发了一个新的表现预测模型，科学家可以利用它解读马铃薯的基因。育种专家只需要苗期马铃薯的 DNA，就可以提前预测马铃薯育种材料的产量、株高、薯块等性状，从而更快速、更准确地制定早期育种决策，缩短马铃薯育种周期。这一研究成果不仅有助于马铃薯育种，还将对粮、油、果、蔬、茶等的育种有启发意义。
这些成果可以更好地指导育种决策，加速育种进程，标志着我国马铃薯育种已经进入基因组设计育种的新阶段。未来，我们可以像种植杂交水稻一样种植马铃薯，进一步为全球粮食安全贡献中国智慧。
评价目标 水平 1 水平2 水平3
了解马铃薯的生长习性和栽培要求， 掌握马铃薯栽培的基本知识，并与同学分工合作，共同完成马铃薯的种植全过程 了解马铃薯的生长习性和栽培要求 深入理解马铃薯栽培知识， 能够参与种植 掌握马铃薯栽培知识及栽培要求，并能够与同学分工合作 ，共 同完成马铃薯 的种植全过程
通过马铃薯栽培劳动实践，增强动手能力，培养团队协 作 精 神 和 沟通 协 调能力，增强集体荣誉感和责任感 能够主动参与到马铃薯的栽培实践中 积极参与劳动， 能够在劳动过程中，增强动手能力，培养团队协作精神 热爱劳动并积极参与劳动实践，有良好的劳动习惯，形成热爱班集体的意识，增强集体荣誉感和责任感

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