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生物选择性必修3一 植物细胞工程的基本技术第1课时同步达标检测题
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这是一份生物选择性必修3一 植物细胞工程的基本技术第1课时同步达标检测题，共12页。试卷主要包含了下列现象属于植物细胞脱分化的是等内容，欢迎下载使用。
第1课时 植物细胞工程的基本技术
基础过关练
题组一 植物细胞的全能性
1.在植物体内,茎顶端分生组织的细胞具有细胞周期,但不能表现出全能性,是因为( )
A.细胞核失去了全能性
B.不同的细胞基因是不同的
C.细胞中基因的表达有选择性
D.细胞核中的基因发生了变异
2.下列有关细胞全能性的叙述,不正确的是( 易错 )
A.受精卵在自然条件下能发育成完整个体,因此全能性最高
B.生物体内的体细胞由于细胞分化,全能性不能表达
C.小麦种子萌发长成新植株体现了细胞全能性
D.植物细胞在一定条件下通过离体培养形成完整植株的过程表现出全能性
题组二 植物组织培养技术
3.(2021江苏南通高二开学考试)下列关于植物组织培养的叙述中,错误的是( 易错 )
A.其原理是细胞的全能性
B.必须在无菌条件下进行
C.再分化的过程中需要一定光照
D.一般需用培养液进行培养
4.下列关于植物组织培养的描述,错误的一项是( )
A.植物种子是植物组织培养的理想材料
B.愈伤组织是一团未分化的细胞
C.植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性
D.调整激素配比可以诱导脱分化过程
5.(2021江苏宿迁潼阳中学高二月考)下列现象属于植物细胞脱分化的是( 易错 )
A.将胡萝卜根薄片放在培养基上培养成愈伤组织
B.由愈伤组织形成植物芽、根的过程
C.受精卵形成种子中胚的过程
D.由种子发育成植株
6.科学家应用植物组织培养技术,将二倍体胡萝卜韧皮部的一些细胞进行离体培养,最终培育成一株完整的新植株(见图)。关于这一科学事实,下列哪一项叙述是错误的( )
A.培育成的新植株是单倍体植株
B.这种生殖方式属于无性生殖
C.细胞数目的增多是通过有丝分裂实现的
D.证明了植物细胞具有全能性
7.(2021山东烟台莱州一中高二月考)菊花的组织培养需要严格的无菌操作,下列说法不正确的是( )
A.外植体首先在诱导愈伤组织的培养基上生长一段时间,然后转接到诱导生根的培养基上,长出根后,再将其转接到诱导生芽的培养基上,进一步诱导形成试管苗
B.幼苗要先移植到消过毒的蛭石或者珍珠岩等环境下生活一段时间
C.材料的年龄、保存时间的长短等都会影响植物组织培养的效果
D.将菊花茎段插入时应注意方向,不应倒插
8.(2020山东师范大学附中高三月考)一些名贵花卉常用植物组织培养来繁殖,下列有关叙述正确的是 ( )
A.新植株的形成过程是细胞分裂和分化的结果
B.损伤的组织块不能发育成植株是细胞凋亡的结果
C.在培育新植株的过程中没有细胞的衰老
D.由于细胞分化,根尖分生区细胞中已经不存在叶绿体基因
9.(2021湖北鄂州高二期末改编)如图为菊花组织培养过程图解,下列相关叙述,错误的是( )
A.实验中使用的培养基和所有器械都要灭菌
B.从嫩枝组织细胞到试管苗形成的过程说明植物细胞具有全能性
C.菊花组织的培养过程中,培养基中必须添加植物激素
D.pH、温度、光照等条件对植物组织培养很重要
10.(2021江苏连云港智贤中学高二月考)红豆杉属于珍稀植物,从红豆杉树皮中提取的紫杉醇具有独特的抗癌作用,但产量低、成本高。科学家利用植物组织培养的方法解决了这一问题,培养红豆杉的流程如图。
红豆杉组织愈伤组织长出丛芽和根移栽成活
回答下列问题。
(1)①过程的目的是让已经分化的细胞失去其特有的 而转变成未分化的细胞。②过程的实质是 。
(2)愈伤组织的特点是 。从脱分化到再分化需要更换新的培养基,原因是 。
题组三 植物体细胞杂交技术
11.(2021北京顺义高二期末)科研工作者通过体细胞杂交技术获得“番茄—马铃薯”杂种植株,但“番茄—马铃薯”并没有在地上结番茄、地下长马铃薯,下列最可能的原因是( )
A.实验中不宜采用聚乙二醇促进细胞融合
B.在植物组织培养操作中细胞被微生物感染
C.两种生物的基因直接或间接相互作用的结果
D.在植物组织培养中激素的种类及比例设计不合理
12.(2021吉林白城一中高二月考)应用植物体细胞杂交技术可获得白菜—甘蓝,下列有关说法不正确的是( )
A.用植物组织培养技术把杂种细胞培养成杂种植株
B.该过程使用的技术可打破生殖隔离,实现远缘杂交育种
C.用胰蛋白酶或者胶原蛋白酶去除细胞壁以获得原生质体
D.可通过离心法、电融合法诱导白菜和甘蓝的原生质体融合
13.(2021陕西黄陵中学高二月考)通过植物体细胞杂交可以获得“烟草—菠菜”——一种新型的烟草品种。如图为培育杂种植株过程的示意图,下列操作错误的是( )
A.在融合之前先去除两种细胞的细胞壁
B.原生质体先进行脱分化处理再融合
C.原生质体融合后筛选出杂种细胞继续培养
D.应先诱导杂种细胞形成愈伤组织再诱导分化
14.下列有关植物体细胞杂交和植物组织培养的比较,不正确的是( )
A.两者原理都涉及细胞的全能性
B.两者过程都涉及严格无菌培养
C.两者都涉及细胞壁的去除与重建
D.两者都可用于培育优良作物品种
15.实验人员利用矮牵牛(二倍体,2n=14)的红色花瓣细胞(液泡呈红色)与枸杞(四倍体,4n=48)的叶肉细胞,制备了相应的原生质体,并诱导其融合,经筛选、培养获得杂种植株。下列有关叙述错误的是( )
A.获得该杂种植株时不用考虑两种高等植物间的生殖隔离问题
B.可利用聚乙二醇、离心等方法诱导植物原生质体融合
C.可利用光学显微镜观察,筛选出杂种细胞
D.若原生质体均为两两融合,则融合后的细胞中染色体均为62条
16.(2021山东菏泽一中高二开学考试)如图为A、B不同物种间体细胞杂交示意图,请回答下列问题。
(1)去除细胞壁而不损伤细胞可用 、 处理。在用促融剂处理时,使用的促融剂主要是 。
(2)融合细胞中可能包括 种类型,细胞融合成功的标志是 。
(3)杂种细胞经人工诱导培养,经 分裂增加细胞数目并不断分化,逐渐发育成C植株。该植株的性状与D亲本植物的性状区别是 。
(4)整个培养过程应用了植物细胞工程的 和 两大技术,培育杂种植株的意义是 。能力提升练
题组一 植物组织培养技术的综合分析
1.(2021湖北武汉汉阳一中高二月考,)紫杉醇是存在于红豆杉属植物体内的一种次生代谢物,能抑制细胞的有丝分裂,具有良好的抗癌作用。利用植物组织培养技术,可从红豆杉的愈伤组织中提取紫杉醇。用MS培养基培养红豆杉愈伤组织时需加入IAA和6-BA(细胞分裂素),两种激素对细胞内紫杉醇含量的影响如表。下列说法错误的是( )
A.植物的愈伤组织是具有分生能力的薄壁细胞
B.外植体经脱分化过程形成愈伤组织
C.细胞内紫杉醇的积累利于愈伤组织细胞的快速增殖
D.相对而言,IAA和6-BA浓度比为3∶1时利于紫杉醇的合成
2.(不定项)()如图表示应用植物组织培养技术培育优质玉米的过程。对此过程的相关描述错误的是( )
A.B→E过程中细胞全能性的高低发生了改变
B.C试管中形成的是高度液泡化的薄壁细胞
C.A植株和F植株体细胞中的染色体组数相同
D.培养出的F植株就可以直接应用于扩大种植
题组二 综合分析植物体细胞杂交技术的过程及原理
3.(2021北京丰台高二期末,)猕猴桃是原产我国的野生藤本果树,营养价值较高。毛花猕猴桃为二倍体,果实大,维生素C含量高;软枣猕猴桃为四倍体,极耐寒,在-40 ℃下可安全越冬。某农科所利用这两种猕猴桃体细胞,通过植物细胞工程的方法培育出了猕猴桃新品种,培育过程如图所示。下列说法不正确的是( )
A.过程①需用纤维素酶和果胶酶进行去壁处理
B.过程②利用了细胞膜的流动性原理实现a和b的融合
C.猕猴桃新品种的培育体现了植物细胞的全能性
D.新品种的培育属于杂交育种
4.(2021北京海淀高三一模,)自然条件下兰花杂交后代不易萌发。科研人员用四倍体品种绿宝石和二倍体品种春剑进行杂交,获得大量优质杂交兰,并对其进行染色体观察与计数,培育过程如图。下列分析不正确的是( )
A.调整培养基中植物激素的比例可影响原球茎的分裂与分化
B.从杂交兰组织中选择有丝分裂中期的细胞观察染色体并计数
C.所得杂交兰植株的体细胞染色体数目为120
D.通过植物组织培养技术从杂种胚繁殖得到的大量杂交兰性状一致
5.(2021山东日照高二期中,)同源四倍体的紫花苜蓿被誉为“牧草之王”,其营养价值位列各种牧草之首,但耐酸性差,青饲易造成家畜臌胀病;二倍体的百脉根又称“瘠地苜蓿”,耐酸性强,因富含缩合单宁饲喂时可防止家畜臌胀病的发生。某研究人员设计了下列技术路线,以期获得抗臌胀病的新型苜蓿。回答下列问题:
(1)步骤①为 的过程。步骤②可采用化学法进行诱导,化学法除聚乙二醇融合法外,还有 法等。
(2)步骤④为 过程。步骤⑤得到的杂种植株,理论上是否可育?请简要阐述理由: 。
(3)实验发现,生长素与细胞分裂素的使用比例会影响愈伤组织的再分化。请结合所学知识尝试设计实验来探究促进愈伤组织分化成芽时所需的生长素与细胞分裂素的用量比值,要求简要写出实验思路。 。
答案全解全析
第2章 细胞工程
第1节 植物细胞工程
第1课时 植物细胞工程的基本技术
基础过关练
1.C 茎顶端分生组织的细胞的细胞核没有失去全能性,A错误;同一个体的所有体细胞都是由同一个受精卵经分裂、分化形成的,都具有相同的遗传物质,B错误;由于细胞中基因的选择性表达,使得茎顶端分生组织的细胞具有细胞周期,但不能表现出全能性,C正确,D错误。
2.C 受精卵分化程度低,在自然条件下能发育成完整个体,全能性最高,A正确;生物体内的体细胞由于细胞分化,全能性不能表达,B正确;种子萌发长成植株是植物正常生长发育过程,不能体现细胞全能性,C错误;植物细胞在一定条件下通过离体培养形成完整植株的过程表现出全能性,D正确。
易错警示
误认为种子萌发成植株体现了全能性
确认是否体现了全能性必须把握“起点”与“终点”,即“起点”为已分化的细胞、组织或器官,“终点”为产生完整生物体或分化成其他各种细胞,种子的萌发属于个体正常发育,不是全能性表达。
3.D 植物组织培养所依据的原理是细胞的全能性,A正确;为保证实验成功,植物组织培养必须在无菌条件下进行,B正确;愈伤组织的再分化过程中需要光照,原因是叶肉细胞中的叶绿素的合成需要光照,C正确;植物组织培养一般需要用固体培养基,D错误。
易错警示
不清楚植物组织培养的条件而出错
脱分化阶段一般不需要给予光照,再分化阶段需要给予光照,以利于叶绿素的形成。
4.A 植物种子中的胚是由受精卵发育而来的,培养成植株的过程为自然生长,不是植物组织培养的理想材料,A错误;愈伤组织是一团未分化的细胞,其全能性高,B正确;植物组织培养的结果是得到完整植株,其原理是植物细胞具有全能性,C正确;通过调整激素(主要是生长素和细胞分裂素)配比,可以诱导脱分化过程,D正确。
5.A 在一定条件下,已经分化的细胞可以经过脱分化,即失去其特有的结构和功能,转变成未分化的细胞,进而形成不定形的薄壁组织团块,这称为愈伤组织。将胡萝卜根薄片在培养基上培养成愈伤组织属于脱分化过程,A正确。
易错警示
混淆脱分化与再分化而出错
脱分化指已分化→未分化过程,而再分化指未分化→已分化过程。
6.A 对二倍体胡萝卜韧皮部的一些细胞进行离体培养,其发育过程中遗传物质不变,故培育成的新植株是二倍体植株,A错误;这种生殖方式属于无性生殖,产生的后代能保持亲本的性状,B正确;植物组织培养过程进行的是有丝分裂,C正确;该过程是植物细胞全能性的表达,D正确。
7.A 外植体首先在诱导愈伤组织的培养基上生长一段时间,然后转接到诱导生芽的培养基上,长出芽后,再将其转接到诱导生根的培养基上,进一步诱导形成试管苗,A错误;植物组织培养形成的幼苗光合能力较弱,需先移植到消过毒的蛭石或者珍珠岩等环境中,待其长壮后再移栽入土,B正确;植物材料的选择直接关系到实验的成功,材料的年龄、保存时间的长短等都会影响植物组织培养的效果,C正确;将菊花茎段插入时应注意方向,不应倒插,是为了生长素的极性运输,保证成活率,D正确。
8.A 新植株的形成是细胞分裂和分化的结果,A正确;损伤的组织块不能发育成植株是细胞坏死的结果,B错误;在培育新植株的过程中,既有细胞的分裂和分化,也有细胞的衰老和凋亡,C错误;细胞分化不改变细胞中的基因,即根尖分生区细胞中仍然存在叶绿体基因,只是叶绿体基因没有表达,D错误。
9.C 实验中使用的培养基和所有器械都要灭菌,A正确;从外植体(嫩枝组织细胞)到试管苗形成的过程说明植物细胞具有全能性,B正确;在植物组织培养中,培养基中常常要添加植物激素,但不是都必须添加植物激素,如菊花茎段组织培养不需添加植物激素,C错误;pH、温度、光照等条件对植物组织培养很重要,是影响植物脱分化和再分化的外部因素,D正确。
10.答案 (1)结构和功能 基因的选择性表达 (2)具有分生能力、高度液泡化的薄壁细胞 诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同
解析 (1)①为脱分化过程,目的是让已经分化的细胞失去其特有的结构和功能,转变成未分化的细胞。②为再分化过程,其实质是基因的选择性表达。(2)愈伤组织是具有分生能力、高度液泡化的薄壁细胞。诱导离体植物组织进行脱分化形成愈伤组织和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同,所以从脱分化到再分化需要更换新的培养基。
11.C 植物体细胞杂交宜采用聚乙二醇促进细胞融合,A不符合题意;在植物组织培养操作中细胞被微生物感染,实验失败,B不符合题意;“番茄—马铃薯”杂种植株并没有在地上结番茄、地下长马铃薯,从遗传物质角度分析,其原因可能是遗传物质表达相互干扰,C符合题意;在植物组织培养中激素的种类及比例设计不合理,实验失败,D不符合题意。
12.C 利用植物组织培养技术可将杂种细胞培养成杂种植株,原理是植物细胞具有全能性,A正确;该过程使用的技术可打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,B正确;用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞获得原生质体,C错误;可通过离心法、电融合法诱导白菜和甘蓝的原生质体融合,D正确。
13.B 植物细胞外面有一层细胞壁,这层细胞壁阻碍着细胞间的杂交,因此,在进行体细胞杂交之前,必须先利用纤维素酶和果胶酶去除这层细胞壁,A正确;原生质体先融合形成杂种细胞,杂种细胞脱分化形成愈伤组织,故原生质体融合之前不需要进行脱分化处理,B错误;原生质体融合后,若仅考虑两两融合就有三种情况:烟草—烟草型、菠菜—菠菜型和烟草—菠菜型,故需筛选出需要的杂种细胞再继续培养,C正确;诱导形成杂种细胞后,需要采用植物组织培养技术将杂种细胞培养成杂种植株,该过程包括脱分化和再分化两个重要的步骤,D正确。
14.C 植物体细胞杂交中包含植物组织培养,故两者原理都涉及植物细胞的全能性,A正确;植物体细胞杂交和植物组织培养都需要无菌培养,B正确;植物组织培养不需要去除细胞壁,C错误;植物体细胞杂交可以将植物的优良性状融合,植物组织培养可以用于育种,保持优良品种的遗传特性,D正确。
15.D 植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离,实现远缘杂交育种等方面具有独特的优势,因此获得杂种植株时不用考虑两种高等植物间的生殖隔离问题,A正确;人工诱导植物原生质体融合的方法有物理法(如离心法、电融合法)、化学法(如聚乙二醇融合法)两大类,B正确;杂种细胞应具有红色液泡和绿色的叶绿体,故可利用光学显微镜观察,筛选出杂种细胞,C正确;若原生质体均为两两融合,可能是同种细胞融合,也可能是不同种细胞融合,则融合后的细胞中染色体可能为28条、96条或62条,D错误。
16.答案 (1)纤维素酶 果胶酶 PEG(或聚乙二醇) (2)3 杂种细胞形成新的细胞壁 (3)有丝 具有A和B两种植物的性状 (4)植物体细胞杂交 植物组织培养 打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,培育植物新品种等
解析 (1)因为植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,根据酶的专一性,可用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁获得原生质体。诱导植物原生质体融合的化学试剂主要是聚乙二醇。(2)融合的细胞可能会有AA、BB和AB 3种类型,而杂种细胞的遗传物质应是A和B植物的遗传物质之和,细胞融合成功的标志是杂种细胞再生出新的细胞壁。(3)杂种细胞经人工诱导培养,经有丝分裂增加细胞数目并不断分化,逐渐发育成C植株。C植株具有A和B两种植物的性状。(4)整个培养过程涉及植物体细胞杂交技术和植物组织培养技术,植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,培育植物新品种等方面展示出独特的优势。
能力提升练
1.C 愈伤组织的细胞排列疏松而无规则,是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞,A正确;在一定条件下,外植体经脱分化过程形成愈伤组织,B正确;由题干信息分析可知,紫杉醇能抑制细胞的有丝分裂,据此推测细胞内紫杉醇的积累不利于愈伤组织细胞的快速增殖,C错误;由表格数据分析可知,IAA浓度为6 mg·L-1时,它与6-BA浓度比为3∶1,此时紫杉醇含量最高,由此说明该浓度比例更利于紫杉醇的合成,D正确。
2.CD B→C为脱分化过程,该过程中细胞的全能性增大,C→E为再分化过程,该过程中细胞的全能性降低,A正确;C试管中形成的是愈伤组织,愈伤组织由高度液泡化的薄壁细胞组成,B正确;A是正常的二倍体植株,而F是花药离体培养获得的单倍体植株,两者的染色体组数不同,C错误;F为单倍体植株,高度不育,因此一般不能直接应用于扩大种植,D错误。
3.D 过程①是利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁获得原生质体的过程,因为植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,A正确;过程②是原生质体融合的过程,原生质体a和b的融合过程依赖细胞膜的流动性,B正确;猕猴桃新品种的培育利用了植物体细胞杂交技术和植物组织培养技术,猕猴桃新品种的培育体现了植物细胞的全能性,C正确;由题干信息可知,毛花猕猴桃为二倍体,软枣猕猴桃为四倍体,二者为不同的物种,不能通过杂交育种完成新品种的培育,D错误。
4.C 原球茎经脱分化和再分化发育成试管苗,此过程需要不断调整培养基中植物激素的比例,A正确;有丝分裂中期,染色体形态、结构稳定,数目清晰,是观察染色体的最佳时期,所以从杂交兰组织中选择有丝分裂中期的细胞观察染色体并计数,B正确;春剑配子中染色体数目为20,绿宝石配子中染色体数目为40,春剑和绿宝石杂交,获得的杂种胚染色体数目为60,杂种胚增殖、分化过程中,遗传物质不变,所得杂交兰植株的体细胞染色体数目为60,C错误;通过植物组织培养技术进行植物繁育,可以保持优良品种的遗传特性,原因是植物组织培养过程遗传物质不变,通过植物组织培养技术从杂种胚繁殖得到的大量杂交兰性状一致,D正确。
5.答案 (1)用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁 高Ca2+—高pH融合 (2)脱分化 可育。杂种植株细胞中含有成对的同源染色体 (3)设置生长素与细胞分裂素用量比值由低到高的一系列培养基,用于培养愈伤组织,观察其分化状况
解析 (1)步骤①为制备植物原生质体的过程,因植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,故需要用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁;②为植物原生质体融合的过程,该过程常用的化学试剂是聚乙二醇,化学法还有高Ca2+—高pH融合法。(2)步骤④为杂种细胞重新形成愈伤组织的过程,为脱分化过程;由于步骤⑤得到的杂种植株含有紫花苜蓿(同源四倍体)和百脉根(二倍体)的全部遗传物质,从理论上讲是可育的。(3)植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素,两者的浓度、比例会影响植物细胞的发育方向,故若设计实验来探究促进愈伤组织分化成芽时所需的生长素与细胞分裂素的用量比值,则可设置生长素与细胞分裂素用量比值由低到高的一系列培养基,用于培养愈伤组织,观察其分化状况。
IAA
(mg·L-1)
6-BA
(mg·L-1)
紫杉醇含量
(10-6ml·L-1)
4
2
350
6
360
8
190
1.C
2.C
3.D
4.A
5.A
6.A
7.A
8.A
9.C
11.C
12.C
13.B
14.C
15.D
1.C
2.CD
3.D
4.C
第1课时 植物细胞工程的基本技术
基础过关练
题组一 植物细胞的全能性
1.在植物体内,茎顶端分生组织的细胞具有细胞周期,但不能表现出全能性,是因为( )
A.细胞核失去了全能性
B.不同的细胞基因是不同的
C.细胞中基因的表达有选择性
D.细胞核中的基因发生了变异
2.下列有关细胞全能性的叙述,不正确的是( 易错 )
A.受精卵在自然条件下能发育成完整个体,因此全能性最高
B.生物体内的体细胞由于细胞分化,全能性不能表达
C.小麦种子萌发长成新植株体现了细胞全能性
D.植物细胞在一定条件下通过离体培养形成完整植株的过程表现出全能性
题组二 植物组织培养技术
3.(2021江苏南通高二开学考试)下列关于植物组织培养的叙述中,错误的是( 易错 )
A.其原理是细胞的全能性
B.必须在无菌条件下进行
C.再分化的过程中需要一定光照
D.一般需用培养液进行培养
4.下列关于植物组织培养的描述,错误的一项是( )
A.植物种子是植物组织培养的理想材料
B.愈伤组织是一团未分化的细胞
C.植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性
D.调整激素配比可以诱导脱分化过程
5.(2021江苏宿迁潼阳中学高二月考)下列现象属于植物细胞脱分化的是( 易错 )
A.将胡萝卜根薄片放在培养基上培养成愈伤组织
B.由愈伤组织形成植物芽、根的过程
C.受精卵形成种子中胚的过程
D.由种子发育成植株
6.科学家应用植物组织培养技术,将二倍体胡萝卜韧皮部的一些细胞进行离体培养,最终培育成一株完整的新植株(见图)。关于这一科学事实,下列哪一项叙述是错误的( )
A.培育成的新植株是单倍体植株
B.这种生殖方式属于无性生殖
C.细胞数目的增多是通过有丝分裂实现的
D.证明了植物细胞具有全能性
7.(2021山东烟台莱州一中高二月考)菊花的组织培养需要严格的无菌操作,下列说法不正确的是( )
A.外植体首先在诱导愈伤组织的培养基上生长一段时间,然后转接到诱导生根的培养基上,长出根后,再将其转接到诱导生芽的培养基上,进一步诱导形成试管苗
B.幼苗要先移植到消过毒的蛭石或者珍珠岩等环境下生活一段时间
C.材料的年龄、保存时间的长短等都会影响植物组织培养的效果
D.将菊花茎段插入时应注意方向,不应倒插
8.(2020山东师范大学附中高三月考)一些名贵花卉常用植物组织培养来繁殖,下列有关叙述正确的是 ( )
A.新植株的形成过程是细胞分裂和分化的结果
B.损伤的组织块不能发育成植株是细胞凋亡的结果
C.在培育新植株的过程中没有细胞的衰老
D.由于细胞分化,根尖分生区细胞中已经不存在叶绿体基因
9.(2021湖北鄂州高二期末改编)如图为菊花组织培养过程图解,下列相关叙述,错误的是( )
A.实验中使用的培养基和所有器械都要灭菌
B.从嫩枝组织细胞到试管苗形成的过程说明植物细胞具有全能性
C.菊花组织的培养过程中,培养基中必须添加植物激素
D.pH、温度、光照等条件对植物组织培养很重要
10.(2021江苏连云港智贤中学高二月考)红豆杉属于珍稀植物,从红豆杉树皮中提取的紫杉醇具有独特的抗癌作用,但产量低、成本高。科学家利用植物组织培养的方法解决了这一问题,培养红豆杉的流程如图。
红豆杉组织愈伤组织长出丛芽和根移栽成活
回答下列问题。
(1)①过程的目的是让已经分化的细胞失去其特有的 而转变成未分化的细胞。②过程的实质是 。
(2)愈伤组织的特点是 。从脱分化到再分化需要更换新的培养基,原因是 。
题组三 植物体细胞杂交技术
11.(2021北京顺义高二期末)科研工作者通过体细胞杂交技术获得“番茄—马铃薯”杂种植株,但“番茄—马铃薯”并没有在地上结番茄、地下长马铃薯,下列最可能的原因是( )
A.实验中不宜采用聚乙二醇促进细胞融合
B.在植物组织培养操作中细胞被微生物感染
C.两种生物的基因直接或间接相互作用的结果
D.在植物组织培养中激素的种类及比例设计不合理
12.(2021吉林白城一中高二月考)应用植物体细胞杂交技术可获得白菜—甘蓝,下列有关说法不正确的是( )
A.用植物组织培养技术把杂种细胞培养成杂种植株
B.该过程使用的技术可打破生殖隔离,实现远缘杂交育种
C.用胰蛋白酶或者胶原蛋白酶去除细胞壁以获得原生质体
D.可通过离心法、电融合法诱导白菜和甘蓝的原生质体融合
13.(2021陕西黄陵中学高二月考)通过植物体细胞杂交可以获得“烟草—菠菜”——一种新型的烟草品种。如图为培育杂种植株过程的示意图,下列操作错误的是( )
A.在融合之前先去除两种细胞的细胞壁
B.原生质体先进行脱分化处理再融合
C.原生质体融合后筛选出杂种细胞继续培养
D.应先诱导杂种细胞形成愈伤组织再诱导分化
14.下列有关植物体细胞杂交和植物组织培养的比较,不正确的是( )
A.两者原理都涉及细胞的全能性
B.两者过程都涉及严格无菌培养
C.两者都涉及细胞壁的去除与重建
D.两者都可用于培育优良作物品种
15.实验人员利用矮牵牛(二倍体,2n=14)的红色花瓣细胞(液泡呈红色)与枸杞(四倍体,4n=48)的叶肉细胞,制备了相应的原生质体,并诱导其融合,经筛选、培养获得杂种植株。下列有关叙述错误的是( )
A.获得该杂种植株时不用考虑两种高等植物间的生殖隔离问题
B.可利用聚乙二醇、离心等方法诱导植物原生质体融合
C.可利用光学显微镜观察,筛选出杂种细胞
D.若原生质体均为两两融合,则融合后的细胞中染色体均为62条
16.(2021山东菏泽一中高二开学考试)如图为A、B不同物种间体细胞杂交示意图,请回答下列问题。
(1)去除细胞壁而不损伤细胞可用 、 处理。在用促融剂处理时,使用的促融剂主要是 。
(2)融合细胞中可能包括 种类型,细胞融合成功的标志是 。
(3)杂种细胞经人工诱导培养,经 分裂增加细胞数目并不断分化,逐渐发育成C植株。该植株的性状与D亲本植物的性状区别是 。
(4)整个培养过程应用了植物细胞工程的 和 两大技术,培育杂种植株的意义是 。能力提升练
题组一 植物组织培养技术的综合分析
1.(2021湖北武汉汉阳一中高二月考,)紫杉醇是存在于红豆杉属植物体内的一种次生代谢物,能抑制细胞的有丝分裂,具有良好的抗癌作用。利用植物组织培养技术,可从红豆杉的愈伤组织中提取紫杉醇。用MS培养基培养红豆杉愈伤组织时需加入IAA和6-BA(细胞分裂素),两种激素对细胞内紫杉醇含量的影响如表。下列说法错误的是( )
A.植物的愈伤组织是具有分生能力的薄壁细胞
B.外植体经脱分化过程形成愈伤组织
C.细胞内紫杉醇的积累利于愈伤组织细胞的快速增殖
D.相对而言,IAA和6-BA浓度比为3∶1时利于紫杉醇的合成
2.(不定项)()如图表示应用植物组织培养技术培育优质玉米的过程。对此过程的相关描述错误的是( )
A.B→E过程中细胞全能性的高低发生了改变
B.C试管中形成的是高度液泡化的薄壁细胞
C.A植株和F植株体细胞中的染色体组数相同
D.培养出的F植株就可以直接应用于扩大种植
题组二 综合分析植物体细胞杂交技术的过程及原理
3.(2021北京丰台高二期末,)猕猴桃是原产我国的野生藤本果树,营养价值较高。毛花猕猴桃为二倍体,果实大,维生素C含量高;软枣猕猴桃为四倍体,极耐寒,在-40 ℃下可安全越冬。某农科所利用这两种猕猴桃体细胞,通过植物细胞工程的方法培育出了猕猴桃新品种,培育过程如图所示。下列说法不正确的是( )
A.过程①需用纤维素酶和果胶酶进行去壁处理
B.过程②利用了细胞膜的流动性原理实现a和b的融合
C.猕猴桃新品种的培育体现了植物细胞的全能性
D.新品种的培育属于杂交育种
4.(2021北京海淀高三一模,)自然条件下兰花杂交后代不易萌发。科研人员用四倍体品种绿宝石和二倍体品种春剑进行杂交,获得大量优质杂交兰,并对其进行染色体观察与计数,培育过程如图。下列分析不正确的是( )
A.调整培养基中植物激素的比例可影响原球茎的分裂与分化
B.从杂交兰组织中选择有丝分裂中期的细胞观察染色体并计数
C.所得杂交兰植株的体细胞染色体数目为120
D.通过植物组织培养技术从杂种胚繁殖得到的大量杂交兰性状一致
5.(2021山东日照高二期中,)同源四倍体的紫花苜蓿被誉为“牧草之王”,其营养价值位列各种牧草之首,但耐酸性差,青饲易造成家畜臌胀病;二倍体的百脉根又称“瘠地苜蓿”,耐酸性强,因富含缩合单宁饲喂时可防止家畜臌胀病的发生。某研究人员设计了下列技术路线,以期获得抗臌胀病的新型苜蓿。回答下列问题:
(1)步骤①为 的过程。步骤②可采用化学法进行诱导,化学法除聚乙二醇融合法外,还有 法等。
(2)步骤④为 过程。步骤⑤得到的杂种植株,理论上是否可育?请简要阐述理由: 。
(3)实验发现,生长素与细胞分裂素的使用比例会影响愈伤组织的再分化。请结合所学知识尝试设计实验来探究促进愈伤组织分化成芽时所需的生长素与细胞分裂素的用量比值,要求简要写出实验思路。 。
答案全解全析
第2章 细胞工程
第1节 植物细胞工程
第1课时 植物细胞工程的基本技术
基础过关练
1.C 茎顶端分生组织的细胞的细胞核没有失去全能性,A错误;同一个体的所有体细胞都是由同一个受精卵经分裂、分化形成的,都具有相同的遗传物质,B错误;由于细胞中基因的选择性表达,使得茎顶端分生组织的细胞具有细胞周期,但不能表现出全能性,C正确,D错误。
2.C 受精卵分化程度低,在自然条件下能发育成完整个体,全能性最高,A正确;生物体内的体细胞由于细胞分化,全能性不能表达,B正确;种子萌发长成植株是植物正常生长发育过程,不能体现细胞全能性,C错误;植物细胞在一定条件下通过离体培养形成完整植株的过程表现出全能性,D正确。
易错警示
误认为种子萌发成植株体现了全能性
确认是否体现了全能性必须把握“起点”与“终点”,即“起点”为已分化的细胞、组织或器官,“终点”为产生完整生物体或分化成其他各种细胞,种子的萌发属于个体正常发育,不是全能性表达。
3.D 植物组织培养所依据的原理是细胞的全能性,A正确;为保证实验成功,植物组织培养必须在无菌条件下进行,B正确;愈伤组织的再分化过程中需要光照,原因是叶肉细胞中的叶绿素的合成需要光照,C正确;植物组织培养一般需要用固体培养基,D错误。
易错警示
不清楚植物组织培养的条件而出错
脱分化阶段一般不需要给予光照,再分化阶段需要给予光照,以利于叶绿素的形成。
4.A 植物种子中的胚是由受精卵发育而来的,培养成植株的过程为自然生长,不是植物组织培养的理想材料,A错误;愈伤组织是一团未分化的细胞,其全能性高,B正确;植物组织培养的结果是得到完整植株,其原理是植物细胞具有全能性,C正确;通过调整激素(主要是生长素和细胞分裂素)配比,可以诱导脱分化过程,D正确。
5.A 在一定条件下,已经分化的细胞可以经过脱分化,即失去其特有的结构和功能,转变成未分化的细胞,进而形成不定形的薄壁组织团块,这称为愈伤组织。将胡萝卜根薄片在培养基上培养成愈伤组织属于脱分化过程,A正确。
易错警示
混淆脱分化与再分化而出错
脱分化指已分化→未分化过程,而再分化指未分化→已分化过程。
6.A 对二倍体胡萝卜韧皮部的一些细胞进行离体培养,其发育过程中遗传物质不变,故培育成的新植株是二倍体植株,A错误;这种生殖方式属于无性生殖,产生的后代能保持亲本的性状,B正确;植物组织培养过程进行的是有丝分裂,C正确;该过程是植物细胞全能性的表达,D正确。
7.A 外植体首先在诱导愈伤组织的培养基上生长一段时间,然后转接到诱导生芽的培养基上,长出芽后,再将其转接到诱导生根的培养基上,进一步诱导形成试管苗,A错误;植物组织培养形成的幼苗光合能力较弱,需先移植到消过毒的蛭石或者珍珠岩等环境中,待其长壮后再移栽入土,B正确;植物材料的选择直接关系到实验的成功,材料的年龄、保存时间的长短等都会影响植物组织培养的效果,C正确;将菊花茎段插入时应注意方向,不应倒插,是为了生长素的极性运输,保证成活率,D正确。
8.A 新植株的形成是细胞分裂和分化的结果,A正确;损伤的组织块不能发育成植株是细胞坏死的结果,B错误;在培育新植株的过程中,既有细胞的分裂和分化,也有细胞的衰老和凋亡,C错误;细胞分化不改变细胞中的基因,即根尖分生区细胞中仍然存在叶绿体基因,只是叶绿体基因没有表达,D错误。
9.C 实验中使用的培养基和所有器械都要灭菌,A正确;从外植体(嫩枝组织细胞)到试管苗形成的过程说明植物细胞具有全能性,B正确;在植物组织培养中,培养基中常常要添加植物激素,但不是都必须添加植物激素,如菊花茎段组织培养不需添加植物激素,C错误;pH、温度、光照等条件对植物组织培养很重要,是影响植物脱分化和再分化的外部因素,D正确。
10.答案 (1)结构和功能 基因的选择性表达 (2)具有分生能力、高度液泡化的薄壁细胞 诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同
解析 (1)①为脱分化过程,目的是让已经分化的细胞失去其特有的结构和功能,转变成未分化的细胞。②为再分化过程,其实质是基因的选择性表达。(2)愈伤组织是具有分生能力、高度液泡化的薄壁细胞。诱导离体植物组织进行脱分化形成愈伤组织和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同,所以从脱分化到再分化需要更换新的培养基。
11.C 植物体细胞杂交宜采用聚乙二醇促进细胞融合,A不符合题意;在植物组织培养操作中细胞被微生物感染,实验失败,B不符合题意;“番茄—马铃薯”杂种植株并没有在地上结番茄、地下长马铃薯,从遗传物质角度分析,其原因可能是遗传物质表达相互干扰,C符合题意;在植物组织培养中激素的种类及比例设计不合理,实验失败,D不符合题意。
12.C 利用植物组织培养技术可将杂种细胞培养成杂种植株,原理是植物细胞具有全能性,A正确;该过程使用的技术可打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,B正确;用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞获得原生质体,C错误;可通过离心法、电融合法诱导白菜和甘蓝的原生质体融合,D正确。
13.B 植物细胞外面有一层细胞壁,这层细胞壁阻碍着细胞间的杂交,因此,在进行体细胞杂交之前,必须先利用纤维素酶和果胶酶去除这层细胞壁,A正确;原生质体先融合形成杂种细胞,杂种细胞脱分化形成愈伤组织,故原生质体融合之前不需要进行脱分化处理,B错误;原生质体融合后,若仅考虑两两融合就有三种情况:烟草—烟草型、菠菜—菠菜型和烟草—菠菜型,故需筛选出需要的杂种细胞再继续培养,C正确;诱导形成杂种细胞后,需要采用植物组织培养技术将杂种细胞培养成杂种植株,该过程包括脱分化和再分化两个重要的步骤,D正确。
14.C 植物体细胞杂交中包含植物组织培养,故两者原理都涉及植物细胞的全能性,A正确;植物体细胞杂交和植物组织培养都需要无菌培养,B正确;植物组织培养不需要去除细胞壁,C错误;植物体细胞杂交可以将植物的优良性状融合,植物组织培养可以用于育种,保持优良品种的遗传特性,D正确。
15.D 植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离,实现远缘杂交育种等方面具有独特的优势,因此获得杂种植株时不用考虑两种高等植物间的生殖隔离问题,A正确;人工诱导植物原生质体融合的方法有物理法(如离心法、电融合法)、化学法(如聚乙二醇融合法)两大类,B正确;杂种细胞应具有红色液泡和绿色的叶绿体,故可利用光学显微镜观察,筛选出杂种细胞,C正确;若原生质体均为两两融合,可能是同种细胞融合,也可能是不同种细胞融合,则融合后的细胞中染色体可能为28条、96条或62条,D错误。
16.答案 (1)纤维素酶 果胶酶 PEG(或聚乙二醇) (2)3 杂种细胞形成新的细胞壁 (3)有丝 具有A和B两种植物的性状 (4)植物体细胞杂交 植物组织培养 打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,培育植物新品种等
解析 (1)因为植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,根据酶的专一性,可用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁获得原生质体。诱导植物原生质体融合的化学试剂主要是聚乙二醇。(2)融合的细胞可能会有AA、BB和AB 3种类型,而杂种细胞的遗传物质应是A和B植物的遗传物质之和,细胞融合成功的标志是杂种细胞再生出新的细胞壁。(3)杂种细胞经人工诱导培养,经有丝分裂增加细胞数目并不断分化,逐渐发育成C植株。C植株具有A和B两种植物的性状。(4)整个培养过程涉及植物体细胞杂交技术和植物组织培养技术,植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,培育植物新品种等方面展示出独特的优势。
能力提升练
1.C 愈伤组织的细胞排列疏松而无规则,是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞,A正确;在一定条件下,外植体经脱分化过程形成愈伤组织,B正确;由题干信息分析可知,紫杉醇能抑制细胞的有丝分裂,据此推测细胞内紫杉醇的积累不利于愈伤组织细胞的快速增殖,C错误;由表格数据分析可知,IAA浓度为6 mg·L-1时,它与6-BA浓度比为3∶1,此时紫杉醇含量最高,由此说明该浓度比例更利于紫杉醇的合成,D正确。
2.CD B→C为脱分化过程,该过程中细胞的全能性增大,C→E为再分化过程,该过程中细胞的全能性降低,A正确;C试管中形成的是愈伤组织,愈伤组织由高度液泡化的薄壁细胞组成,B正确;A是正常的二倍体植株,而F是花药离体培养获得的单倍体植株,两者的染色体组数不同,C错误;F为单倍体植株,高度不育,因此一般不能直接应用于扩大种植,D错误。
3.D 过程①是利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁获得原生质体的过程,因为植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,A正确;过程②是原生质体融合的过程,原生质体a和b的融合过程依赖细胞膜的流动性,B正确;猕猴桃新品种的培育利用了植物体细胞杂交技术和植物组织培养技术,猕猴桃新品种的培育体现了植物细胞的全能性,C正确;由题干信息可知,毛花猕猴桃为二倍体,软枣猕猴桃为四倍体,二者为不同的物种,不能通过杂交育种完成新品种的培育,D错误。
4.C 原球茎经脱分化和再分化发育成试管苗,此过程需要不断调整培养基中植物激素的比例,A正确;有丝分裂中期,染色体形态、结构稳定,数目清晰,是观察染色体的最佳时期,所以从杂交兰组织中选择有丝分裂中期的细胞观察染色体并计数,B正确;春剑配子中染色体数目为20,绿宝石配子中染色体数目为40,春剑和绿宝石杂交,获得的杂种胚染色体数目为60,杂种胚增殖、分化过程中,遗传物质不变,所得杂交兰植株的体细胞染色体数目为60,C错误;通过植物组织培养技术进行植物繁育,可以保持优良品种的遗传特性,原因是植物组织培养过程遗传物质不变,通过植物组织培养技术从杂种胚繁殖得到的大量杂交兰性状一致,D正确。
5.答案 (1)用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁 高Ca2+—高pH融合 (2)脱分化 可育。杂种植株细胞中含有成对的同源染色体 (3)设置生长素与细胞分裂素用量比值由低到高的一系列培养基,用于培养愈伤组织,观察其分化状况
解析 (1)步骤①为制备植物原生质体的过程,因植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,故需要用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁;②为植物原生质体融合的过程,该过程常用的化学试剂是聚乙二醇,化学法还有高Ca2+—高pH融合法。(2)步骤④为杂种细胞重新形成愈伤组织的过程,为脱分化过程;由于步骤⑤得到的杂种植株含有紫花苜蓿(同源四倍体)和百脉根(二倍体)的全部遗传物质,从理论上讲是可育的。(3)植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素,两者的浓度、比例会影响植物细胞的发育方向,故若设计实验来探究促进愈伤组织分化成芽时所需的生长素与细胞分裂素的用量比值,则可设置生长素与细胞分裂素用量比值由低到高的一系列培养基,用于培养愈伤组织,观察其分化状况。
IAA
(mg·L-1)
6-BA
(mg·L-1)
紫杉醇含量
(10-6ml·L-1)
4
2
350
6
360
8
190
1.C
2.C
3.D
4.A
5.A
6.A
7.A
8.A
9.C
11.C
12.C
13.B
14.C
15.D
1.C
2.CD
3.D
4.C
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