高中生物人教版 (2019)选择性必修3一 植物细胞工程的基本技术第1课时练习题

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2.11  植物细胞工程 植物细胞工程的基本技术（第1课时）教学目标课程标准目标解读植物细胞工程包括组织培养和体细胞杂交等技术。  阐明植物组织培养是在一定条件下，将离体植物器官、组织和细胞在适宜的培养条件下诱导形成愈伤组织，并重新分化，最终形成完整植株的过程。  概述植物体细胞杂交是将不同植物体细胞在一定条件下融合成杂合细胞，继而培育成新植物体的技术。  概述植物组织培养和植物体细胞杂交技术的原理和过程。  尝试进行植物组织培养。教学重点  植物组织培养的原理和过程。植物体细胞杂交技术的原理。教学难点  植物组织培养的实验。  知识点01  细胞工程和植物细胞工程一、细胞工程细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性生物工程。  应用的原理和方法：细胞生物学、分子生物学和发育生物学  操作水平：细胞器、细胞或组织水平  研究的目的：有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品细胞工程的核心技术：细胞培养与繁殖细胞工程的分类：二、植物细胞工程植物细胞工程的理论基础：植物细胞的全能性植物细胞的全能性：指已高度分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。植物细胞具有全能性的原因：细胞含有本物种所特有的全套遗传信息。全能性高低：①受精卵＞生殖细胞＞体细胞②植物细胞＞动物细胞③分化程度低的细胞>分化程度高的细胞全能性表达的条件：离体、无菌、一定的营养物质、激素和其他外界条件生物体生长发育过程中并不是所有细胞都表现出全能性，原因在于基因在特定时间、空间条件下选择性表达。如：芽原基只能发育为芽，叶原基只能发育为叶植物细胞工程采用的技术手段：植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术 知识点02  植物组织培养技术1、概念：指将离体的植物器官、组织或细胞（称为外植体）等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。2、原理：植物细胞的全能性3、条件：离体、无菌、营养物质、激素(生长素、细胞分裂素等)、适宜温度和ＰＨ等4、基本过程：（1）脱分化：在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变为未分化的细胞，进而形成愈伤组织的过程。（2）愈伤组织：是通过细胞分裂形成的，细胞排列疏松且无规则，高度液泡化呈无定形状态的薄壁细胞。（3）再分化：愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。（4）适宜的培养条件：离体、无菌条件、种类和比例适宜的营养物质、植物激素（主要是生长素和细胞分裂素）的诱导和调节、适宜的外界条件（温度、pH、光照等）。脱分化过程一般不需要光照、再分化过程需要光照。5.植物组织培养的意义：保持优良性状；繁殖速度快，大规模生产；提高经济效益 知识点03  菊花的组织培养1.实验原理：①植物细胞一般具有全能性；②在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞可以经过脱分化和再分化，形成胚状体，长出芽和根，进而发育成完整的植株；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，它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向；生长素/细胞分裂素 结果比值高(＞1)有利于根的分化，抑制芽的形成比值低(＜1)有利于芽的分化，抑制根的形成比值适中(=1)促进愈伤组织的形成2.材料用具：略3.方法步骤：略4.结果分析与评价5.进一步探究若想探究生长素与细胞分裂素的使用比例对植物组织培养的影响，则应如何设计对照实验？①空白对照：不加任何激素；②实验组1：生长素用量与细胞分裂素用量的比值为1；③实验组2：生长素用量与细胞分裂素用量的比值大于1；④实验组3：生长素用量与细胞分裂素用量的比值小于1。 知识点04  植物体细胞杂交技术1.过程2.概念：植物体细胞杂交是指将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。3.原理：细胞膜具有一定的流动性、植物细胞的全能性4.两个标志：（1）植物细胞融合完成的标志：再生出新的细胞壁            （2）植物体细胞杂交完成的标志：培育成新植物体5.实例：白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草等。6.意义：优势：与有性杂交相比，植物体细胞杂交克服了远缘杂交不亲和障碍，拓展了可用于杂交的亲本组合范围。即：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种。未解决的问题：未能让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状。 考点01   植物组织培养技术植物组织培养是指植物的任何器官、组织或细胞，在人工控制的条件下，在含有营养物质和植物激素等组成的培养基中，使其生长、分化形成完整植株的过程。此时组织或细胞与供体失去联系，处于无菌条件下，靠人工的营养及激素进行异养状态的代谢。这时的分生组织可通过3个途径实现细胞的全能性：一是由分生组织直接分生芽而达到快速繁殖的目的；二是由分生组织形成愈伤组织，经过分化实现细胞的全能性；三是游离细胞或原生质体形成胚状体，由胚状体直接重建完整植株，或制成人工种子后再重建植株。一、培养材料采集要根据培养目的适当选取材料，选择原则：易于诱导、带菌少。要选取植物组织内部无菌的材料。一方面要从健壮的植株上取材料，不要取有伤口的或有病虫的材料。另一方面要在晴天，最好是中午或下午取材料，不要在雨天、阴天或露水未干时取材料。因为健壮的植株和晴天光合作用、呼吸作用旺盛的组织，有自身消毒作用，这种组织一般是无菌的。二、培养材料的消毒从外界或室内选取的植物材料，都不同程度地带有各种微生物。这些污染源一旦带入培养基，便会造成培养基污染。因此，植物材料必须经严格的表面灭菌处理，再经无菌操作手续接到培养基上。三、植物激素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，它们的浓度、比例等会影响植物细胞的发育方向；生长素/细胞分裂素 结果比值高(＞1)有利于根的分化，抑制芽的形成比值低(＜1)有利于芽的分化，抑制根的形成比值适中(=1)促进愈伤组织的形成其次，生长素和细胞分裂素使用的先后顺序也会影响结果。使用顺序 结果先使用生长素，后使用细胞分裂素有利于细胞分裂，但细胞不分化先使用细胞分裂素，后使用生长素细胞既分裂也分化同时使用分化频率提高【典例1】下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是（）A. 培养基中添加蔗糖的主要目的是提供营养
B. 培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化
C. 离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织
D. 同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因和染色体数均相同【典例2】如图表示应用植物组织培养技术培育优质玉米的过程，对此过程的描述错误的是（　　）A. 试管苗培养过程必须在无菌条件下进行
B. D试管中组织分化的调控与激素配比有关
C. E中刚培养成的试管苗还不能立即用于推广种植
D. 在培养基中加入病原体的致病毒素，可促进抗病突变体的产生 考点02   植物体细胞杂交植物体细胞杂交（plant somatic hybridization）,又称原生质体融合（Protoplast fusion ）是指将植物不同种、属，甚至科间的原生质体通过人工方法诱导融合，然后进行离体培养，使其再生杂种植株的技术。植物细胞具有细胞壁，未脱壁的两个细胞是很难融合的，植物细胞只有在脱去细胞壁成为原生质体后才能融合，所以植物的细胞融合也称为原生质体融合。一、植物体细胞杂交后的遗传物质分析（1）遗传特性：杂种植株中含有两种植物的遗传物质，故杂种植株具备两种植物的遗传特性。（2）染色体组：染色体组数=两种植物体细胞染色体组数之和植物体细胞杂交形成的杂种植株，有几个染色体组就称为几倍体，属于异源多倍体。二、植物体细胞杂交过程中杂种细胞类型及检测方法1.类型未融合的细胞：A和B两两融合的细胞：AA、BB、AB多细胞融合体：2.检测：对诱导产生的细胞进行组织培养，根据得到的植株的性状判断。若得到的是一种植物的性状，说明是未融合的细胞；若得到的是具两种亲本性状的植物，说明是杂种植株；若得到的是具两种亲本性状的植物，且其中一种性状加强，则是多细胞融合体；若得到的是一种植物的性状且加强，则是同种细胞融合的。三、有关植物体细胞杂交植物体细胞杂交的结果（最终）是要经过组织培养形成杂种植株。植物体细胞杂交属于无性生殖。杂种植株的可遗传变异类型是染色体变异。杂种植株属于异源多倍体。【典例1】如图为植物细胞融合及组织培养过程的示意图，下列有关叙述正确的是（　　） A. 植物体细胞杂交的最大优点在于实现了基因重组
B. 杂种细胞经过④和⑤过程可以培育成杂种植株说明杂种细胞具有全能性
C. 尽管愈伤组织可以进行光合作用，但其培养基中仍需要糖类、氨基酸等有机营养
D. 诱导原生质体A和B融合既可以用物理和化学的手段，也可以用灭活的病毒进行诱导【典例2】以下为植物体细胞杂交技术流程图，其中甲和乙分别表示两种二倍体植物细胞，所含有的染色体组分别是AA和BB．据图分析正确的是（　　） A. 经过②和③过程形成的C细胞只有AABB这一种类型
B. 图中①至⑤过程涉及细胞的分裂和分化，但不涉及减数分裂
C. 通过植物体细胞杂交技术我们最终目的是得到含有细胞壁的杂种细胞
D. ②过程通常利用PEG或灭活的病毒诱导  题组A  基础过关练单项选择题1.下列关于植物细胞工程的叙述，错误的是（）A. 诱导植物原生质体融合后的细胞需经筛选才能获得杂种细胞
B. 用花粉离体培养获得的抗病植株，其细胞仍具有全能性
C. 诱导离体胡萝卜韧皮部细胞形成幼苗的过程中没有出现基因重组
D. 通过体细胞杂交技术培育杂种植株的过程不涉及染色体数目变异2.在下列选项中，没有采用植物组织培养技术的一项是（）A. 利用花药离体培养得到单倍体植株
B. 利用基因工程培育抗棉铃虫的棉花植株
C. 利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，得到多倍体植株
D. 利细胞工程培育“番茄-马铃薯”杂种植株3.拟采用“取材→消毒→愈伤组织培养→出芽→生根→移栽”的方法繁殖一种名贵花卉。下列有关叙述错误的是（）A. 消毒的原则是既要杀死材料表面的微生物，又要减少消毒剂对细胞的伤害
B. 在愈伤组织培养基中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的细胞
C. 出芽是外植体经细胞脱分化后再分化的结果，受基因选择性表达的调控
D. 诱导分化生长物生根时，培养基中通常含有NAA等植物生长调节剂4.下列关于植物组织培养的叙述，错误的是（　　）A. 培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压
B. 培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化
C. 愈伤组织是一团排列疏松的薄壁细胞组成，是再分化的产物，细胞具有全能性
D. 绿色开花植物的花药培养获得的愈伤组织的基因通常只有体细胞的一半5.植物体细胞杂交所用技术与原理不相符的是（    ）A. 纤维素酶、果胶酶处理——酶的专一性
B. 植物组织培养——细胞的增殖
C. 原生质体融合——生物膜的流动性
D. 紫草细胞培养——细胞分裂6.“白菜-甘蓝”是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长期短、耐热性强和易于储藏等优点。如图是“白菜-甘蓝”的杂交过程示意图。以下说法正确的是（　　）A. 除去细胞壁形成原生质体，可运用的酶是纤维素酶、淀粉酶和果胶酶
B. 通常可诱导上述原生质体相互融合的方法是PEG和灭活的病毒诱导
C. “白菜一甘蓝”杂种植株产生的变异属于染色体变异
D. 愈伤组织形成“白菜-甘蓝”植物体必须经过脱分化和再分化两个过程7.如图为烟草植物组织培养过程的示意图。下列有关叙述正确的是（）A. 对过程①获取的根组织块应做较彻底的灭菌处理
B. 过程②应根据要求使用适宜的培养基，需要在光照的环境中进行
C. 过程③发生再分化，其实质是基因的选择性表达
D. 用人工种皮包裹X细胞可获得烟草人工种子 题组B  能力提升练一、单项选择题1.下列有关植物组织培养的叙述错误的是(    )A. 植物组织培养过程中要注意细胞分裂素和生长素的适宜比例
B. 用纤维素酶和果胶酶处理获得的植物细胞原生质体失去了全能性
C. 同种植物的不同基因型个体的细胞全能性表达程度会大不相同
D. 同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因可能不同2.下图是白菜与甘蓝体细胞杂交技术的流程，下列分析错误的是（）A. 由杂种细胞培养成杂种植株的过程体现了细胞全能性
B. 过程②中常用聚乙二醇作为诱导剂诱导原生质体融合
C. 对过程⑤中的细胞进行光照培养可增加其有机物来源
D. 培养基中植物生长调节剂的配比对过程⑤⑥⑦无影响3.下图表下列对细胞全能性的表述,正确的是（    ）A. 没有离体的植物细胞也能表现出全能性
B. 植物原生质体融合标志着植物细胞全能性的实现
C. 新细胞壁的形成标志着植物体细胞杂交的成功
D. 花粉可培育成单倍体, 是细胞全能性的体现4.芦笋是雌雄异株植物，雄株性染色体为XY，雌株为XX；其幼茎可食用，雄株产量高。以下为两种培育雄株的技术路线。有关叙述错误的是（）A. 形成愈伤组织可通过添加植物生长调节剂进行诱导
B. 幼苗乙和丙的形成均经过脱分化和再分化过程
C. 雄株丁的亲本的性染色体组成分别为XY、XX
D. 与雄株甲不同，雄株丁培育过程中发生了基因重组5.图表示四倍体兰花叶片植物组织培养的过程，下列相关叙述不正确的是（　　）
四倍体兰花叶片愈伤组织胚状体兰花植株A. 通过消毒和无菌操作避免①②过程发生杂菌污染
B. 需生长调节物质调控①②过程细胞分裂和分化
C. 细胞全能性表达前提是①过程，体现在②③过程
D. 此兰花的花药离体培养所得植株为二倍体植株6.某二倍体植物是杂合体，图为其花药中未成熟花粉在适宜的培养基上培养产生完整植株的过程。据图选出错误的一项(    ）A. 图中①表示的是该花粉培养过程中的脱分化过程
B. 未成熟花粉经培养能形成完整植株，说明未成熟花粉具有细胞的全能性
C. 图中完整植株只有经过染色体加倍才能使其结实，产生后代
D. 愈伤组织形成完整植株的途径取决于培养基成分中激素的种类及其浓度配比7.下图表示以某种杂合体名贵花卉绿色叶片为材料，利用植物组织培养技术繁殖该植物过程中出现的不同培养结果。下列分析正确的是（   ）A. 不同结果的出现主要是由于激素的配比不同导致
B. A通过脱分化得到B，B通过再分化得到C
C. 利用花粉粒也能培养出该杂合体名贵花卉
D. 在光照条件下培养才能获得培养结果B8.甲品种青花菜具有由核基因控制的多种优良性状，另一远缘植物乙的细胞质中存在抗除草剂基因，欲将乙细胞质中的抗性基因引入甲中。相关叙述错误的是（     ）A. 过程A中取顶芽细胞进行体细胞杂交有利于获得脱毒苗
B. 过程B中常用PEG诱导原生质体融合
C. 过程C中只有融合细胞活性部位互补，具有完整的细胞结构，可以正常生长
D. 操作过程中生物材料、培养基、培养环境都要严格的灭菌二、填空题9.下图表示通过细胞工程技术，利用甲(2N)、乙(2N)两种植物（各含有一种不同的优良性状）培育高产耐盐植株的过程，其中序号代表过程或结构。请回答下列问题：（1）培育高产耐盐植株时，用化学方法诱导甲、乙原生质体融合时，一般用①________作为诱导剂。（2）由获得的细胞③培养获得愈伤组织的过程叫作________，愈伤组织经过再分化发育成植株幼苗。（3）上述通过植物细胞工程培育高产耐盐植株的技术叫作__________________。该项技术的优点是可克服________________________________的障碍。用该技术获得的目的植株通常是可育的，原因是________________________________。（4）愈伤组织在诱导生根的培养基上未形成根，但分化出了芽，原因可能是_____________________。由③发育成幼苗④利用的生物学原理是________________________________。10.红豆杉树皮中可以分离出抗癌物质——紫杉醇。从此，国家重点保护珍稀植物——红豆杉遭受了灭顶之灾。为拯救红豆杉，同时获得紫杉醇，科研小组设计了如下实验。请据图答题。（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_______________；过程①叫_______________。利用过程②形成的胚状体经人工薄膜包装后就可得到___________________。（2）过程①②的培养基中需要添加激素_______________和_______________。（3）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。该方法首先去除细胞壁获得具有活力的原生质体，再经化学试剂__________诱导融合形成杂种细胞。理论上分析，该杂种植株是否可育？____________（选填“是”或“否”） 题组C  培优拔尖练一、单项选择题1.科研人员利用植物体细胞杂交技术培育矮牵牛新品种，技术流程示意图如图。下列叙述正确的是（　　）A. 愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞分化形成的
B. 获得的杂种植株都能表现双亲的优良性状
C. 可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合和细胞壁再生
D. 用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质体2.如图表示用胡萝卜根韧皮部细胞培养获得完整胡萝卜植株的简要流程，这体现了（　　）A. 胡萝卜细胞核的杂合性 B. 胡萝卜细胞的全能性
C. 胡萝卜细胞种类的多样性 D. 胡萝卜细胞的易突变性3.蓝莓中富含的花青素能有效地改善视力，如图为科学家利用植物组织培养的方法，大量培养蓝莓具体流程的文字图解。下列相关叙述正确的是（　　）
蓝莓组织愈伤组织长出丛芽生根移栽成活A. 蓝莓的花药作为外植体培养的幼苗可直接用于生产栽培
B. 培养基中加入蔗糖的主要目的是提供能量和维持渗透压
C. 上述过程中使用的培养基主要的区别是生长素和赤霉素的用量不同
D. ①过程中细胞的分化程度会升高，全能性降低，②③过程为再分化4.为了给工厂化繁殖脱毒甘薯苗提供技术支持，科研人员利用植物组织培养技术研究了甘薯茎尖大小对诱导分化苗和脱毒苗的影响，结果如表所示，相关叙述错误的是（　　）处理外植体数/个分化苗数/苗脱毒苗数/苗小于0.3mm20110.3-0.5mm20107大于0.6mm20134A. 为防止细菌污染，应对外植体进行消毒
B. 脱分化时，应给予适宜光照诱导基因表达
C. 根据培养阶段的不同要调整培养基中激素比例
D. 0.3-0.5mm大小的茎尖有利于培养脱毒甘薯苗5.甲乙两种远缘植物休细胞融合会导致一方的染色体被排出，若甲细胞的染色体在融合前断裂，形成的染色体片段在细胞融合后可能不会被全部排出，未排出的染色体片段可以整合到另一个细胞的染色体上而留存在杂种细胞中。依据该原理，将抗黑胫病的黑芥与不抗黑胫病的甘型油菜进行体细胞杂交获得了抗黑胫病的甘型油菜新品种。过程如图所示。下列说法错误的是（　　）A. ④过程用到了植物组织培养技术
B. 抗黑胫病的甘型油菜染色体上整合了黑芥的染色体片段
C. ②紫外线照射剂量不同会导致黑芥染色体断裂程度不同
D. 可利用聚乙二醇或灭活的病毒诱导两种植物原生质体融合6.如图为胡萝卜的离体组织在一定条件下培育形成试管苗的过程示意图。有关叙述错误的是（　　）A. ①过程发生细胞的增殖和分化
B. 愈伤组织是分生状态的细胞
C. ①②过程所用培养基的激素比值不同
D. 此过程获得的试管苗可能是杂合体7.下列植物育种过程中可以不需要植物组织培养的是（　　）A. 转基因农作物的培育过程 B. 单倍体农作物的育种过程
C. 多倍体植物的培育过程 D. 体细胞杂交培育农作物的过程二、填空题8.某研究人员设计了下列技术路线，以期获得甘蓝和萝卜体细胞杂交植株。

请回答下列问题：
（1）制备原生质体时，常用两种酶处理，分别是 ______ 。诱导原生质体融合常用的化学诱导剂是 ______ 。原生质体融合成功的标志是 ______ 。图中X是 ______ ，除了被直接诱导出芽生根外，还可以通过形成 ______ 获得再生植株。
（2）为诱导融合体产生不定芽，通常应在培养基中加入两类植物激素，其中起主要作用的是 ______ 。
（3）若想获得抗盐植株，可选用融合原生质体作为人工诱变的材料，原因是 ______ ，且需在含较高浓度的NaCl培养基中筛选。9.甲、乙两名同学分别以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为材料，利用植物组织培养技术繁殖该植物。回答下列问题：（1）以该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体，在一定条件下进行组织培养，均能获得试管苗，其原理是 ______________________________________________。（2）甲、乙同学在诱导愈伤组织所用的培养基中，均加入一定量的蔗糖，蔗糖水解后可得到__________  。该培养过程一般__________（需要/不需要）光照。
（3）图中A、B、C所示的是不同的培养结果，该不同结果的出现主要是由于培养基中两种激素用量的不同造成的，这两种激素是                     。 A中的愈伤组织是叶肉细胞经 _______  形成的。
 （4）若该种植物是一种杂合体的名贵花卉，要快速获得与原植株基因型和表现型都相同的该种花卉，可用组织培养方法繁殖，在培养时，___________（填“能”或“不能”）采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体，原因是_________________________________ 。