高中生物人教版 (2019)选择性必修3二 植物细胞工程的应用复习练习题

二　植物细胞工程的应用

必备知识基础练

1.下列有关植物组织培养的应用的说法,错误的是(　　)

A.快速繁殖能保持亲本的优良性状

B.作物脱毒时应选择植物的分生区细胞进行组织培养

C.欲获得大量的细胞产物,可大规模培养愈伤组织细胞

D.突变体育种时,产生的突变体都可以利用

答案D

解析快速繁殖技术运用了植物组织培养技术,属于无性繁殖,可以保持亲本的优良性状,A项正确;利用植物分生组织(刚刚产生,病毒很少,甚至无病毒)进行培养可以使新长成的植株不含病毒,B项正确;愈伤组织具有旺盛的分裂能力和代谢能力,因此欲获得大量的细胞产物,可大规模培养愈伤组织细胞,C项正确;突变体育种需要从产生突变的个体中筛选出对人们有用的突变体,进而培育成新品种,D项错误。

2.我国是首创利用航天技术进行作物诱变育种的国家。一批重约40克的水稻种子搭载嫦娥五号在月球遨游23天后,顺利返回地球。下列叙述错误的是(　　)

A.太空强辐射、微重力和高真空等因素可以提高种子的突变率

B.“上天”水稻种子的性状可能不会按育种专家的设想而改变

C.水稻种子在月球遨游的过程中发生的变异为进化提供材料

D.在月球遨游过程中水稻种子若产生了新基因,则形成了新物种

答案D

解析在强辐射、微重力和高真空的条件下,能诱发植物的基因突变产生新基因,提高了种子的突变率,A项正确;由于基因突变具有不定向性,产生的新突变可能有害,可能有利,也可能既无利又无害,“上天”水稻种子的性状可能不会按育种专家的设想而改变,B项正确;水稻种子在月球遨游的过程中发生的变异为基因突变,基因突变为进化提供了原材料,C项正确;在月球遨游过程中水稻种子若产生了新基因则可以产生新品种,不一定形成新物种,形成新物种的标志是产生生殖隔离,D项错误。

3.细菌或病毒感染植物时会借助输导组织的导管通道、胞间连丝等结构扩散,导致其产量和品质退化。但是被感染的植株茎尖分生组织的细胞中通常不含病毒,可以利用这些部位的细胞进行组织培养,快速生产出脱毒苗。下列相关叙述正确的是(　　)

A.植物细胞间进行物质运输和信息交流只能依靠胞间连丝

B.细胞壁无选择透过性,在抵御病原体侵害方面不起作用

C.植株茎尖分生组织的细胞中不含病毒的原因可能是该部位输导组织尚未发育完善且细胞间胞间连丝不发达

D.生产脱毒苗的过程和单倍体育种所涉及的技术不一样

答案C

解析高等植物细胞之间通过胞间连丝进行物质运输和信息交流是细胞间进行信息交流的方式之一,A项错误;细胞壁具有全透性,在抵御病原体侵害方面有一定的作用,B项错误;植株茎尖分生组织的细胞中不含病毒的原因可能是该组织细胞间胞间连丝不发达,C项正确;生产脱毒苗和单倍体育种的过程中都涉及了植物组织培养技术,D项错误。

4.甲品种青花菜具有由核基因控制的多种优良性状,但属于胞质雄性不育品种。通过体细胞杂交,成功地将乙品种细胞质中的可育基因引入甲中,下图为该操作示意图。下列相关叙述错误的是(　　)

A.形成杂种植株时,杂种细胞可以被直接诱导出芽和根

B.细胞融合成功的标志是杂种细胞再生成细胞壁

C.杂种细胞经过外源生长素和赤霉素的诱导,直接再分化成为杂种植株

D.杂种植株含有控制甲青花菜优良性状的基因,并能通过父本进行传递

答案C

解析细胞经过外源生长素和细胞分裂素的诱导,先经过脱分化形成愈伤组织,然后再分化成为杂种植株,根据二者的比例的不同,可诱导杂种细胞形成芽和根,A项正确;杂种细胞再生出细胞壁是细胞融合成功的标志,B项正确;杂种细胞经过外源生长素和细胞分裂素的诱导,脱分化形成愈伤组织,再分化形成胚状体,进一步成为杂种植株,C项错误;甲品种青花菜具有由核基因控制的多种优良性状,杂种植株细胞核内含有控制甲青花菜优良性状的基因,精子中具备一半核基因,并可通过父本(精子)进行传递,D项正确。

5.下图为植物组织培养的大致过程示意图,据此判断错误的是(　　)

A.若①是花粉,则④是单倍体植株,经染色体加倍后可得到稳定遗传的品种

B.若①是不同种植物体细胞融合的杂种细胞,则④可能出现双亲的遗传特性

C.若①是具有杂种优势的农作物细胞,则用③进行繁育必会发生性状分离

D.若①是人参细胞,对②进行扩大化培养可以提高细胞产物人参皂苷的产量

答案C

解析若①是花粉,则④是花药离体培养形成的单倍体植株,其高度不育,但经染色体加倍后可得到稳定遗传的品种,A项正确;若①是来自不同种植物体细胞融合的杂种细胞,则④含有两个亲本的遗传物质,可能出现双亲的遗传特性,B项正确;若用③进行无性繁殖,则不会发生性状分离,C项错误;若①是人参细胞,则将其脱分化形成的②愈伤组织进行扩大培养可提高细胞产物人参皂苷的产量,D项正确。

6.研究发现,水稻3号染色体上的基因E可决定水稻对氮、磷、钾元素有效吸收的特性,利于增强光合作用,同时该基因对水稻早熟和高产也有直接影响。下列分析错误的是(　　)

A.E基因可能直接控制K+载体的合成

B.E基因可以影响多个生物性状

C.E基因的根本来源是基因重组

D.通过单倍体育种可获得EE个体

答案C

解析根据分析,E基因促进水稻氮、磷、钾吸收能力,说明E基因可能促进植物根细胞膜相关载体数量增加,A项正确;E基因既促进相关离子的吸收,又兼顾早熟和高产,说明E基因可以影响多个生物性状,B项正确;E基因的根本来源是基因突变,C项错误;通过花药离体培养可以得到基因型为E的植株,再经过秋水仙素或低温处理幼苗得到EE的个体,D项正确。

7.科研人员用甲基磺酸乙酯处理野生烟草的愈伤组织后,培育出了抗盐碱的烟草。甲基磺酸乙酯的作用是(　　)

A.诱发愈伤组织细胞发生突变

B.诱导愈伤组织细胞中染色体数目加倍

C.对愈伤组织进行消毒

D.诱导愈伤组织再分化出芽和根

答案A

解析根据题意可推知,甲基磺酸乙酯能有效诱发愈伤组织细胞发生突变,从而形成符合生产要求的突变新品种,A项正确。

8.植物原生质体培养技术的主要流程为,首先用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞的细胞壁得到原生质体,然后向原生质体中导入抗病基因或含有抗病基因的DNA片段,再将其转移至合适的环境中,再生细胞壁,形成愈伤组织,得到胚状体,最终发育成完整的植株,下列说法正确的是(　　)

A.该培养过程中,细胞壁的再生需要经过内质网的作用

B.诱导形成愈伤组织的培养基中生长素所占比值一定高于细胞分裂素

C.将导入外源基因的原生质体培养至愈伤组织,体现了植物细胞的全能性

D.从原生质体到愈伤组织的过程中,基因进行了选择性表达

答案D

解析细胞壁的形成需要高尔基体的参与,不需要内质网的参与,A项错误;诱导愈伤组织形成的培养基中含有等量的生长素和细胞分裂素,B项错误;将导入外源基因的原生质体培养至完整植株,才能体现植物细胞的全能性,C项错误;从原生质体到愈伤组织,细胞的形态、结构、功能发生了改变,该过程中发生了基因的选择性表达,D项正确。

9.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生根移栽成活

请据图回答下列问题。

(1)①过程的目的是让已经分化的细胞失去其特有的　　　　　　　　　　而转变成未分化细胞。②③过程的实质是　　　　　　　　　　　　　　。快速繁殖不仅可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖,还可以　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(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　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)红豆杉生长慢,本地桉树生长速度快。利用本地桉树,通过细胞工程改进红豆杉生长慢这一特点的思路是　　　　　　　　　　　　　　　　。通过该技术得到的杂种植株通常是可育的,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案(1)结构和功能　基因的选择性表达　保持优良品种的遗传特性　(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　(3)将本地桉树的细胞与红豆杉的细胞融合,经植物组织培养获得杂种植株　杂种植株通常含有同源染色体,减数分裂过程中联会正常,能够产生正常的生殖细胞

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,③为分化过程,二者的实质是基因的选择性表达;快速繁殖技术的优点是:既可以保持优良品种的遗传特性,还可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖。(2)愈伤组织是具有分生能力、高度液泡化的薄壁细胞;植物组织培养过程需要激素的作用,而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。(3)红豆杉生长慢,而本地桉树生长速度快,故可通过植物体细胞杂交技术令两者的优点结合,通过植物细胞工程可以将本地桉树的细胞与红豆杉的细胞融合,经植物组织培养获得杂种植株,该杂种植株可能具备生长快速且能产生紫杉醇的特性;因杂种植株通常含有同源染色体,减数分裂过程中联会正常,能够产生正常的生殖细胞,故通过该技术得到的杂种植株通常是可育的。

关键能力提升练

10.(多选)花粉植株是体细胞遗传研究和突变育种的理想材料。下面是培育四季柑橘(2N=18)花粉植株的过程示意图,有关叙述正确的是(　　)

取花蕾并消毒取花粉粒,接种到培养基A愈伤组织转接到培养基B丛芽转接到培养基C转接到培养基D花粉植株

A.花粉植株培育的原理是花粉粒细胞具有全能性,其技术是植物组织培养

B.过程③是细胞再分化,其根本原因是基因选择性表达

C.四种培养基均属于固体培养基,其中所含植物激素的种类和比例有差异

D.观察处于分裂中期的四季柑橘花粉植株根尖细胞,可观察到9条染色体

答案ABCD

解析花粉植株培育的原理是花粉粒细胞具有全能性,其技术是植物组织培养,A项正确;由愈伤组织到丛芽的过程是再分化,其根本原因是基因选择性表达,B项正确;图中四种培养基的差异主要表现在植物激素的种类和含量上,C项正确;观察处于分裂中期的四季柑橘花粉植株根尖细胞,其染色体数目为9条,D项正确。

11.(多选)人工种子是以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽为材料,经过人工薄膜包装得到的种子,人工种子在适宜条件下同样能够萌发长成幼苗。下图是以二倍体兰花体细胞为外植体,培养获得兰花植株的过程示意图,下列叙述正确的是(　　)

A.①②③④过程均发生了基因的选择性表达

B.②过程需在培养基中添加一定的植物激素以利于脱分化过程的进行

C.经④过程培养得到的植株是纯合的二倍体

D.欲制造出兰花的人工种子,只需培养到愈伤组织阶段经人工薄膜包装即可

答案AB

解析图中①②③④过程均发生了基因的选择性表达,活细胞中均有基因的选择性表达,A项正确;②过程需在培养基中添加一定的植物激素,以利于脱分化过程的进行,B项正确;经④过程培养形成的植株是否为纯合的二倍体,需看原外植体提供者是否为纯合二倍体,C项错误;欲制造出兰花的人工种子,需培养到胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等阶段,经人工薄膜包装得到,D项错误。

12.水竹是单子叶禾本科植物,易管理和培植,干净而雅致。水竹配上假山奇石,制作成小盆景,极具自然之美感。下图为通过植物组织培养大量获得水竹幼苗的过程。回答下列问题。

 水竹外植体愈伤组织幼苗移栽

(1)通过植物组织培养获得水竹幼苗的原理是　　　　　　　　　　　　　　;尽量选择分裂旺盛、带有分生区的部位作为外植体,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)过程①为脱分化,脱分化是指　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。过程②的实质是　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)水竹的种子一般在9~10月成熟,但其收获易受气候的影响,其优良杂种的后代也会因发生　　　　　　　　而丧失其优良特性,利用植物组织培养技术可克服这些缺陷。 

(4)在水竹植物组织培养过程中,经过筛选还可能获得大量有用的突变体,突变体产生的原因是在培养过程中,培养细胞　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案(1)植物细胞的全能性　这样的外植体容易诱导形成愈伤组织　(2)已经分化的细胞经过诱导后,失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程　基因的选择性表达　(3)性状分离　(4)一直处于不断增殖的状态,容易受到培养条件和诱变因素(如射线、化学物质等)的影响而产生突变

解析(1)植物组织培养的原理是植物细胞的全能性;在外植体的选择上,一般选择分裂旺盛、带有分生区的部位,原因是这样的外植体分化程度较低,容易诱导形成愈伤组织。(2)脱分化是指已经分化的细胞经过诱导后,失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。过程②为再分化,其实质是基因的选择性表达。(3)杂种后代自交易发生性状分离而丧失其优良特性,利用植物组织培养技术可克服这些缺陷。(4)植物组织培养过程中,可能获得大量的突变体,突变体产生的原因是在培养过程中,培养细胞一直处于不断增殖的状态,容易受到培养条件和诱变因素(如射线、化学物质等)的影响而产生突变。

13.1971年,美国化学家从红豆杉树皮中分离出具有高抗癌活性的紫杉醇,从此,国家重点保护珍稀植物——红豆杉遭受了掠夺式的砍伐。为拯救红豆杉,同时获得紫杉醇,科研小组设计了如下图所示的实验流程。请回答下列问题。

(1)选用茎尖分生组织进行组织培养可以获得脱毒苗,原因是茎尖分生组织细胞　　　　　　　　　　　　　　　　　　;诱导茎尖分生组织形成愈伤组织的过程叫作　　　　　　。 

(2)茎尖分生组织细胞具有全能性的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)紫杉醇作为常见的细胞产物,抗癌效果显著,通常取自愈伤组织的　　　　(细胞器)。 

(4)现有植物甲中提取的物质X,能提高紫杉醇的抗癌效果。科研小组欲获得既能产生紫杉醇又能产生物质X的植株,可利用　　　　　　　　　　　　　　技术获得杂种植株。该方法首先要利用　　　　　　　　　　　　　　(物质)除去细胞壁获得具有活力的原生质体,再经　　　　　　　　(试剂)诱导融合形成杂种细胞。该技术的优点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案(1)病毒极少,甚至无病毒　脱分化　(2)茎尖分生组织细胞含有该种生物的全部遗传信息　(3)液泡

(4)植物体细胞杂交　纤维素酶和果胶酶　聚乙二醇

克服了远缘杂交的障碍

解析(1)茎尖分生组织细胞病毒极少,甚至无病毒,因此选用茎尖分生组织进行组织培养可以获得脱毒苗。诱导茎尖分生组织形成愈伤组织的过程叫作脱分化。(2)茎尖分生组织细胞含有该种生物的全部遗传信息,因此具有全能性。(3)紫杉醇是从红豆杉树皮中分离出来的具有高抗癌活性的物质,作为常见的细胞产物,通常取自愈伤组织的液泡。(4)植物甲可以产生物质X,红豆杉可以产生紫杉醇,利用植物体细胞杂交技术将两种植物的体细胞融合获得杂种细胞,再将获得的杂种细胞培养成杂种植株,则该杂种植株的细胞既能产生紫杉醇又能产生物质X。在植物体细胞杂交过程中,首先要利用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁获得具有活力的原生质体,再经聚乙二醇诱导融合形成杂种细胞。植物体细胞杂交技术的优点是克服了远缘杂交的障碍。