2022届高考生物一轮复习专题训练76　理解植物细胞工程的原理和应用（解析版）

重点强化练76　理解植物细胞工程的原理和应用

1．(2021·浙江杭州高级中学高三期中)某兴趣小组拟用组织培养繁殖一种名贵花卉，其技术路线为“取材→消毒→愈伤组织培养→出芽→生根→移栽”。下列有关叙述，错误的是(　　)

A．消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害

B．在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的细胞

C．出芽是细胞再分化的结果，受基因选择性表达的调控

D．生根时，培养基通常应含α­萘乙酸等生长素类调节剂

答案　B

解析　植物组织培养过程为离体组织脱分化形成愈伤组织，再分化长出丛芽，诱导生根，然后移栽形成完整植株。植物组织培养中要求无菌操作，以防止细菌感染，消毒时既要杀死材料表面的微生物，又要尽量减少消毒剂对细胞的伤害，A正确；由于植物细胞有细胞壁，植物细胞的融合必须首先破坏细胞壁，再利用细胞膜的流动性加以融合，如果在愈伤组织培养中直接加入细胞融合的诱导剂，不能导致细胞融合，B错误；出芽是细胞再分化的结果，分化的实质是基因的选择性表达，C正确；在诱导生根的过程中，需要生长素和细胞分裂素的共同作用，生长素与细胞分裂素比值高时，有利于根的分化，因此生根时，培养基中会含有α­萘乙酸等生长素类调节剂，D正确。

2．(2021·南京、盐城高三一模)下图为烟草植物组织培养过程的流程图。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，在避光的环境中进行

C．过程③发生脱分化，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

答案　B

解析　对过程①获取的烟草根组织块应进行消毒处理，如果采用灭菌技术，会使根组织块失去活力，无法进行组织培养，A错误；过程②是脱分化形成愈伤组织的过程，需要在避光的环境中进行，B正确；过程③发生再分化，其实质是基因的选择性表达，C错误；用人工种皮包裹胚状体可获得烟草人工种子，D错误。

3．某愈伤组织在如下图甲所示的培养基中培养一段时间后得到如图乙所示的结果，经分析可知该培养基中(　　)

A．细胞分裂素多，生长素少

B．细胞分裂素少，生长素多

C．细胞分裂素和生长素用量相等

D．只有生长素

答案　B

解析　从图乙中可以看出该培养基有利于生根且抑制芽的形成，所以可推断该培养基中生长素多，细胞分裂素少。

4．如图为将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。下列有关叙述正确的是(　　)

A．利用此过程获得的试管苗可能为杂合子

B．①②过程中都会发生细胞的增殖和分化

C．多倍体植株的培育必须经过如图所示过程

D．此过程依据的生物学原理是细胞膜具有流动性

答案　A

解析　利用此过程获得的试管苗的基因型与亲本的基因型相同，可能为杂合子，也可能为纯合子，A正确；①是脱分化过程，没有发生细胞分化，B错误；题图所示过程采用的是植物组织培养技术，其依据的原理是植物细胞的全能性，多倍体植株的培育不需要采用植物组织培养技术，C、D错误。

5．(2021·江西景德镇一中高三月考)为了培育菊花新品种，科学家利用二倍体野生夏菊和六倍体栽培秋菊进行细胞杂交，培育过程如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)

A．过程①常用酶解法去除细胞壁，一般在低渗溶液中进行

B．过程②再生细胞壁，需要高尔基体和线粒体参与

C．已知d植株可育，则说明野生夏菊和栽培秋菊属于同一物种

D．过程④再分化的培养基中不需要添加蔗糖等有机营养

答案　B

解析　①为去除细胞壁的过程，该过程常选择酶解法(纤维素酶和果胶酶)，此操作一般在等渗溶液中进行，如在低渗溶液中进行，则去掉细胞壁的原生质体会因吸水而膨胀甚至涨破，A错误；②是杂种细胞形成细胞壁的过程，与该过程有关的细胞器有高尔基体、线粒体等，B正确；野生夏菊和栽培秋菊自然条件下不能杂交成功，属于不同物种，C错误；过程④再分化的培养基中需要添加蔗糖等有机营养，D错误。

6．(2021·江苏南通高三月考)某中学研究性学习小组拟培育一种名贵花卉的脱毒苗，其技术路线为“取材→消毒→愈伤组织培养→生芽→生根→移栽”。下列相关叙述错误的是(　　)

A．取材部位一般选择植物顶端分生区附近，因为其含病毒少，甚至不含病毒

B．外植体消毒可先用酒精处理30 s，无菌水清洗后再用次氯酸钠溶液处理30 min

C．在愈伤组织培养基中加入聚乙二醇，可获得染色体加倍的细胞

D．与生芽相比，生根时应调整培养基中植物生长调节剂的含量和比例

答案　C

解析　制备脱毒苗一般选取茎尖、芽尖等分生区细胞，因为该部位细胞含病毒少，甚至不含病毒，A正确；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，故外植体消毒可先用酒精处理30 s，无菌水清洗后再用次氯酸钠溶液处理30 min，B正确；植物细胞含有细胞壁，故直接使用聚乙二醇处理，不能使细胞融合，故不能得到染色体加倍的细胞，C错误；决定植物脱分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例，生芽和生根所需的植物生长调节剂的含量和比例不同，D正确。

7．下图是某组织培养过程的简图。下列有关说法正确的是(　　)

花粉粒愈伤组织胚状体植株

A．花药离体培养的条件与种子萌发的条件完全相同

B．若花粉粒核中有两个或多个染色体组，则所得植株为二倍体或多倍体

C．②③过程都是细胞分化过程，因此起作用的激素只有生长素

D．该过程体现了植物细胞的全能性

答案　D

解析　花药离体培养所需条件要求更高，需要MS培养基，另外还需要适宜的pH、温度和光照，而种子萌发需要适宜的温度、水分等，A错误；花药离体培养形成的植株称为单倍体，B错误；在细胞分化过程中有多种激素起作用，其中起主要作用的是细胞分裂素和生长素，C错误；在该过程中，单个细胞最终培养成了植株，体现了植物细胞的全能性，D正确。

8．如图所示为培育农作物新品种的一种方式。下列说法正确的是(　　)

A．②③过程分别称为细胞分裂和细胞分化

B．该育种方法与传统杂交育种相比，最大的优点是繁殖速度快

C．该育种过程说明已分化细胞中不表达的基因仍具有表达的潜能

D．该育种方式涉及到转基因技术、胚胎移植技术

答案　C

解析　图中①表示基因工程技术，②③表示植物组织培养技术，其中②表示脱分化，③表示再分化，④表示在胚状体外面加入人工种皮制备人工种子的过程，A错误；该育种方法为基因工程育种，其最大的优点是目的性强，B错误；该技术依据的原理主要是细胞的全能性，已分化的细胞仍然能发育成完整的个体，说明其中一部分不表达的基因又开始表达，C正确；该育种方式不涉及胚胎工程，D错误。

9．植物叶肉细胞原生质体的分离和培养的主要过程可用下面所示图解简单表示：

(1)培育胚状体利用了________________这一项生物技术，胚状体再继续培养，则可培育出完整的植株，这体现了____________________________。培养基中除了含有一定的营养和植物激素外，还需要对培养基进行严格的________________。

(2)如果愈伤组织是三七叶肉细胞培养产生的，若为了获得三七的细胞产物，则只需要培养到________________；若为了获得三七的人工种子，则需要培养到________________。如果愈伤组织是棉花叶肉细胞培养产生的，通过基因工程要获取抗虫棉，目的基因导入棉花愈伤组织细胞常用的方法是________________法。

(3)从叶片的叶肉细胞到获得胚状体的过程中，必须要经过________________(填序号)。

①无丝分裂　②有丝分裂　③减数分裂　④原代培养　⑤传代培养　⑥植物体细胞杂交　⑦细胞融合　⑧脱分化　⑨再分化

答案　(1)植物组织培养　植物细胞的全能性　灭菌　(2)愈伤组织　胚状体　农杆菌转化　(3)②⑧⑨

10. (2021·海南海口市第四中学高三月考)科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了番茄—马铃薯杂种植株，为了便于杂种细胞的筛选和鉴定，科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯的原生质体膜上的蛋白质， 其培育过程如图所示。请据图回答下列问题：

(1)植物体细胞杂交依据的生物学原理有________________________________。

(2)植物原生质体融合过程常利用化学试剂________诱导融合。在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察，根据细胞膜表面荧光的不同可观察到________种不同的原生质体(只考虑细胞两两融合的情况)，当观察到融合细胞的表面既有红色荧光又有绿色荧光时可判断该原生质体是由番茄和马铃薯融合而成的。

(3)过程③和过程④依次为________和________，过程④中的培养基常添加的植物激素是________________________________________________________________________。

(4)若番茄细胞内有 m条染色体，马铃薯细胞内有 n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞在有丝分裂后期含________条染色体。

答案　(1)细胞的全能性、细胞膜的流动性　(2)聚乙二醇(或PEG)　3　(3)脱分化　再分化　生长素、细胞分裂素　(4)2(m＋n)

解析　(2)植物原生质体融合过程常利用化学试剂聚乙二醇(或PEG)诱导融合；在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察，根据细胞膜表面的荧光的不同可观察到3种不同的原生质体，即AA型、BB型及AB型(只考虑细胞两两融合的情况)。(4)若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞中含n条染色体，则“番茄—马铃薯”杂种细胞的染色体有m＋n条，在有丝分裂后期由于着丝点分裂导致染色体数加倍，此时细胞内含2(m＋n)条染色体。

11．(2021·云南曲靖一中高三期中)通过细胞工程技术，利用甲、乙两种植物的各自优势(甲耐盐、乙高产)，培育高产耐盐的杂种植株。请完善下列实验流程并回答问题：

(1)A是____________________酶，B是____________________。D是具有耐盐优良性状的幼芽，D长成的幼苗需要选择的原因_______________________________________。

(2)由C形成植株的过程利用了__________________技术，形成愈伤组织需要经过________过程，愈伤组织再分化形成幼苗，整个培养过程要在________的条件下进行。

(3)植物体细胞融合成功的标志是________________。目前，植物体细胞杂交还存在许多问题没有解决，如__________________________________________，尽管如此，这项新技术在克服______________________障碍等方面取得的重大突破还是震撼人心的。

(4)已知甲、乙植物分别为四倍体、二倍体，则“甲—乙植株”属于________倍体植株。

答案　(1)纤维素酶和果胶　融合的原生质体　有耐盐高产和耐盐不高产两种　(2)植物组织培养　脱分化　无菌　(3)再生出新的细胞壁　不能按照人的意愿表达两个亲本的性状　远缘杂交不亲和　(4)六

解析　(1)植物细胞壁的成分为纤维素和果胶，因此A过程用到纤维素酶和果胶酶去除细胞壁；B是甲、乙两个原生质体经过融合产生的，所以B是融合的原生质体；D是具有耐盐优良性状的幼芽，D长成后有耐盐高产和耐盐不高产两种，所以要进行选择。(2)由杂种细胞形成植株的过程利用了植物组织培养技术，形成愈伤组织需要经过脱分化，再经过再分化过程形成幼苗，整个过程都要在无菌条件下进行。(3)再生细胞壁的形成标志着细胞融合的成功，这意味着两个融合的原生质体重新构成了一个植物细胞；植物体细胞杂交的优点是克服远缘杂交不亲和的障碍，不足之处是不能按照人的意愿表达两个亲本的性状。(4)由于该项技术仅仅是对两个原生质体进行了融合，那么原来的两个细胞中的染色体组便进行了简单的加和过程，即有6个染色体组，所以形成的植株为六倍体。

12．1971年，美国化学家从红豆杉树皮中分离出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，科研小组设计了如图所示的实验流程：

(1)选用茎尖分生组织进行组织培养的目的是__________________，诱导茎尖分生组织形成愈伤组织的过程叫________。

(2)茎尖分生组织细胞具有全能性的原因是___________________________________。在生物生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性，原因是________________________

________________________________________________________________________。

(3)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__________________________除去细胞壁获得具有活力的原生质体，再经________________(填试剂)诱导融合形成杂种细胞。

答案　(1)获得脱毒苗　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　在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官

(3)植物体细胞杂交　纤维素酶和果胶酶　聚乙二醇(或PEG)

解析　(1)茎尖分生组织含有的病毒较少，进行组织培养可以获得脱毒苗；分生组织经过脱分化过程可以形成愈伤组织。(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。在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官，所以在生物生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性。(3)植物甲可以产生物质X，红豆杉可以产生紫杉醇，则利用植物体细胞杂交技术将两种植物细胞融合，获得的杂种植株的细胞既能产生紫杉醇又能产生物质X。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。

13．为培育出含β­胡萝卜素的“黄金大米”，科研人员提出以下两套培育方案。请分析回答下列问题：

甲方案： 

β­胡萝卜素基因“黄金大米”

乙方案：                

(1)甲方案中，β­胡萝卜素基因能在玉米和水稻体内出现相同表达结果的原因是________________________。若研究人员已知β­胡萝卜素基因序列，可采用__________________________方法获得β­胡萝卜素基因。②过程中可用__________________技术检测水稻体细胞DNA上是否插入了β­胡萝卜素基因。

(2)乙方案中，通过⑤获得“黄金大米”幼苗需要经过____________________两个过程，依据的原理是__________________。

(3)与传统育种方法相比，甲、乙两套方案共同的优点是

________________________________________________________________________。

答案　(1)所有生物共用一套遗传密码(密码子)　人工合成　DNA分子杂交　(2)脱分化和再分化　(植物)细胞的全能性　(3)克服远缘杂交不亲和的障碍(打破生殖隔离)

解析　玉米的基因能在水稻体内表达的原因是所有生物共用一套遗传密码。若已知基因序列，可采用人工合成的方法获得目的基因。检测目的基因是否插入水稻体细胞中可用DNA分子杂交技术。