北师大版高中生物选择性必修三植物细胞工程作业含答案

第2章细胞工程

第一节　植物细胞工程

基础巩固

1.图2-1-1表示四倍体兰花叶片植物组织培养的过程。下列相关叙述错误的是(　　)。　

四倍体兰花叶片愈伤组织芽、根等兰花植株

图2-1-1

A.通过消毒和无菌操作避免①②过程发生杂菌污染

B.此兰花的花药经离体培养所得的植株为二倍体

C.细胞全能性表达的前提是①过程,体现在②③过程

D.需生长调节物质调控①②过程细胞的分裂和分化

答案:B

解析:由配子直接发育成的个体是单倍体。

2.下列关于接种时注意事项的叙述,全部正确的是(　　)。

①接种室要消毒　②要进行无菌操作　③接种时可以随便交谈　④外植体如茎段、茎尖可随机放入培养基　⑤接种时要防止交叉污染　⑥接种完立刻盖好瓶口

A.①②③④　　　　　　

B.①②③④⑤⑥

C.③④⑤⑥ 

D.①②⑤⑥

答案:D

解析:在接种时,整个过程必须在无菌条件下进行,不能随便谈话,防止产生污染。接种外植体时要将形态学下端插入培养基,而且要分布均匀,以保证必要的营养和光照条件。

3.图2-1-2表示利用铁皮石斛新生营养芽诱导培育出的拟原球茎(简称PLBs),在不同条件下生产生物碱的实验结果。下列叙述正确的是(　　)。

图2-1-2

A.通常用液体培养基

B.选取的新生营养芽外植体需灭菌后再诱导培育

C.黑暗条件不利于叶绿素的合成,光合作用无法进行

D.光照条件下PLBs的质量与生物碱含量呈正相关

答案:C

解析:利用铁皮石斛新生营养芽诱导培育出拟原球茎(简称PLBs)的过程采用了植物组织培养技术,通常用固体培养基,A项错误。选取的新生营养芽外植体需消毒后再诱导培育,B项错误。光合作用必须在有光的条件下才能进行,叶绿素的合成需要光,因此黑暗条件不利于叶绿素的合成,光合作用无法进行,C项正确。光照条件下,在15~50 d的时间段内,PLBs质量与生物碱含量均随培养时间的递增而增加,但在50~60 d的时间段内,PLBs质量略有增加,生物碱含量却逐渐下降,说明光照条件下PLBs的质量与生物碱含量不呈正相关,D项错误。

4.关于影响植物组织培养的因素,下列说法正确的是(　　)。

A.不同植物组织培养的难易程度不同,同一种植物材料培养的难易程度相同

B.在植物组织培养中,应选择成熟的组织

C.植物激素中生长素和细胞分裂素的作用是互相独立的

D.pH、温度、光照条件等对植物组织培养特别重要

答案:D

解析:不同植物组织培养的难易程度不同,同一种植物材料培养的难易程度也会因年龄、保存时间等的不同而不同。在植物组织培养中,应选择幼嫩的组织。各种植物激素的作用是相互联系的,而不是相互独立的。

5.图2-1-3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。下列有关叙述正确的是(　　)。

图2-1-3

A.①②过程中均发生细胞的增殖和分化

B.愈伤组织失去了细胞的全能性

C.①②过程所用培养基的激素种类与浓度相同

D.此过程获得的试管苗可能是杂合体

答案:D

解析:题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。①为脱分化过程,在该过程中,细胞通过有丝分裂增殖,但不会发生分化;②为再分化过程,在该过程中,细胞也通过有丝分裂增殖,且不断分化。愈伤组织细胞含有该物种全部的遗传物质,仍具有全能性。①为脱分化过程,所用培养基是诱导脱分化的培养基,②为再分化过程,所用培养基为诱导再分化的培养基,这两个过程所用培养基的激素种类相同,但浓度不同。经植物组织培养获得的试管苗的基因型与母体相同,若母体为杂合体,则试管苗也为杂合体,因此此过程获得的试管苗可能是杂合体。

6.与传统的有性杂交相比,植物体细胞杂交最大的优点是(　　)。

A.可使两个亲本的优良性状组合到一起

B.可以克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍

C.可以培育出高产性状明显的新品种

D.可以降低生产成本,提高经济效益

答案:B

7.红豆杉是世界上公认的濒临灭绝的天然珍稀抗癌植物,它的细胞提取物紫杉醇是重要的抗癌药物之一。红豆杉可通过播种的方法进行繁殖,但其生长速度缓慢,再生能力差,而植物组织培养技术是实现其大规模培养的途径之一。下列有关叙述正确的是(　　)。

A.培养红豆杉的愈伤组织可用于紫杉醇的工厂化生产

B.红豆杉不同部位的细胞经植物组织培养获得的愈伤组织基因型相同

C.培养基需要用高压蒸汽灭菌,外植体需要用体积分数为50%的酒精、质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液消毒处理

D.通过花粉培养获得单倍体植株,经染色体加倍处理后可得到杂合体植株

答案:A

解析:培养红豆杉的愈伤组织,可以从中提取紫杉醇,用于紫杉醇的工厂化生产,A项正确。红豆杉的体细胞和花粉经植物组织培养获得的愈伤组织基因型不相同,B项错误。外植体需要用体积分数为70%的酒精、质量分数为2%的次氯酸钠溶液消毒处理,C项错误。通过花粉培养获得单倍体植株,经染色体加倍处理后可获得纯合体植株,D项错误。

8.图2-1-4是植物体细胞杂交过程示意图,A、B植物均为二倍体,请据图分析回答下列问题。

图2-1-4

(1)图中所示过程的原理有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)图中的①过程是　　　　　　　　　　　。 

(3)植物体细胞融合成功的标志是　　　　　　　　　　　　　,其产生与细胞内的　　　　　　　(细胞器)有关。 

(4)③和④过程分别是　　　　和　　　　的过程。该新植株有　　　　个染色体组。 

(5)该技术的最显著优势是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案:(1)质膜具有流动性、植物细胞具有全能性(缺一不可)

(2)(去除细胞壁)制备原生质体

(3)形成新的细胞壁　高尔基体

(4)脱分化　再分化　四

(5)克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍

解析:(1)植物体细胞杂交过程中有原生质体A和原生质体B的融合过程,其原理是质膜具有流动性;将杂合细胞培育成新的个体,其原理是植物细胞具有全能性。(2)题图中的①过程是去除植物细胞壁,制备原生质体。(3)植物体细胞融合成功的标志是形成新的细胞壁。植物细胞壁的形成与高尔基体有关。(4)杂合细胞通过脱分化形成愈伤组织,再经再分化形成新植株。题图中新植株是由两个二倍体的体细胞融合成的杂合细胞培育成的新个体,含有四个染色体组。(5)植物体细胞杂交可以克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍。

能力提升

1.科学家将天竺葵的原生质体和香茅草的原生质体进行诱导融合,培育出的驱蚊香草能散发出特殊气味,从而达到驱蚊的效果。下列关于驱蚊香草培育的叙述,错误的是(　　)。

A.驱蚊香草的培育属于细胞工程育种,其优点是能打破生殖隔离

B.驱蚊香草培育过程要用到纤维素酶、果胶酶、聚乙二醇等试剂或离心、电刺激等方法

C.驱蚊香草培育过程利用了植物体细胞杂交技术,不同于植物组织培养技术,无愈伤组织和试管苗形成

D.驱蚊香草不能通过天竺葵和香茅草有性杂交而获得是因为不同物种间存在生殖隔离

答案:C

解析:驱蚊香草的培育属于细胞工程育种中的植物体细胞杂交,其优点是能打破生殖隔离,A项正确。植物体细胞杂交的过程中需要用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁以获得原生质体,再用一定的诱导方法如化学法(一般用聚乙二醇作为诱导剂)、物理法(离心、振动、电刺激等)诱导植物原生质体融合,B项正确。植物体细胞杂交过程中,形成的杂合细胞需经脱分化和再分化过程才能培育成植株,期间有愈伤组织和试管苗的形成,C项错误。天竺葵和香茅草属于不同物种,它们之间存在生殖隔离,故不能通过有性杂交方法获得驱蚊香草,D项正确。

2.(不定项选择题)烟薯25号是一种甜度大、抗病力强、产量高的红薯。它是无性繁殖的作物,多代繁殖后病毒会在体内积累,导致含糖量不足,产量下降,大面积栽培时,一般都用组培苗。下列有关组培苗培育过程的叙述,错误的是(　　)。

A.组培苗培育过程的原理是高度分化的植物细胞具有全能性

B.组培苗培育经过脱分化和再分化两个阶段,生长素和细胞分裂素是关键性激素

C.脱分化和再分化的培养基成分是相同的,但两个阶段的光照条件不同

D.培育组培苗应将茎尖进行灭菌处理,接种过程应进行无菌操作

答案:CD

解析:植物组织培养中脱分化和再分化的培养基中激素的成分和含量不同,C项错误。培育组培苗应将茎尖进行消毒处理而不是灭菌处理,接种过程应进行无菌操作,避免微生物污染,D项错误。

3.(不定项选择题)图2-1-5为细胞融合的简略过程(只考虑两个细胞的融合),若a、b分别是基因型为Hhrr、hhRr的两个烟草品种的花粉,且这两对基因分别位于两对同源染色体上。存在一对隐性纯合基因(rr或hh)时,在光照强度大于800 lx的条件下,烟草植株不能生长。下列有关叙述正确的是(　　)。

图2-1-5

A.实验开始时可用纤维素酶和果胶酶去除不利于细胞融合的物质

B.实验中除了杂合细胞外,还有五种融合细胞

C.要想从融合细胞的培养液中分离出基因型为HhRr的杂合细胞,可在大于800 lx的光照条件下培养、筛选

D.实验中d细胞的基因型为HhhhRrrr

答案:AC

解析: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细胞壁,A项正确。只考虑两个细胞的融合,实验中除了杂合细胞外,还有两种同核融合细胞,B项错误。存在一对隐性纯合基因(rr或hh)时,在光照强度大于800 lx的条件下,烟草植株不能生长,因此要想从融合细胞的培养液中分离出基因型为HhRr的杂合细胞,可在大于800 lx的光照条件下培养、筛选,C项正确。由于a、b分别是基因型为Hhrr、hhRr的两个烟草品种的花粉,所以a的基因型可能为Hr或hr,b的基因型可能为hR或hr,融合后形成的杂合细胞的基因型可能为HhRr、Hhrr、hhRr、hhrr,经筛选后的d细胞的基因型为HhRr,D项错误。

4.科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了番茄-马铃薯新植株。为了便于杂合细胞的筛选和鉴定,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2-1-6所示。请据图回答下列问题。

图2-1-6

(1)过程①常用的酶是　　　　　　　　　　,细胞融合完成的标志是　                       　。 

(2)诱导植物原生质体融合常用　　　　　　　　　　　(化学法)。在鉴定融合的原生质体时可用显微镜观察,根据质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　　　　　　　　　　　　　　　　　　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)纤维素酶和果胶酶　杂合细胞再生出新的细胞壁

(2)聚乙二醇(PEG)融合法　3　融合的原生质体表面既有红色荧光,又有绿色荧光

(3)生长素和细胞分裂素

(4)2(m+n)

解析:(1)分析题图可知,过程①是用酶解法获取原生质体,常用的酶是纤维素酶和果胶酶。细胞融合完成的标志是杂合细胞再生出新的细胞壁。

(2)诱导植物原生质体融合常用的化学法是聚乙二醇(或PEG)融合法。在鉴定融合的原生质体时可用显微镜观察,根据质膜表面荧光的不同可观察到3种不同的原生质体(只考虑细胞两两融合的情况),即番茄原生质体自身融合、马铃薯原生质体自身融合、番茄和马铃薯原生质体相互融合。根据题意,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,因此当观察到融合的原生质体表面既有红色荧光,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)题图中过程④是再分化,其培养基常添加的植物激素是生长素和细胞分裂素。

(4)融合后形成的细胞内染色体数目等于融合前的两细胞核内染色体数目之和。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”细胞中的染色体数为(m+n)条。在有丝分裂后期,着丝粒分裂导致染色体数目加倍,故有丝分裂后期细胞内含2(m+n)条染色体。