高中生物人教版 (2019)选择性必修3二 植物细胞工程的应用第2课时课时训练

这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3二 植物细胞工程的应用第2课时课时训练，共27页。试卷主要包含了微型繁殖，作物脱毒，细胞产物的工厂化生产的过程，特点，实例等内容，欢迎下载使用。

2.12 植物细胞工程
植物细胞工程的应用（第2课时）
目标导航

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。
1.举例说明植物细胞工程利用快速繁殖、脱毒、次生代谢产物生产、育种等方式有效提高了生产效率。
1. 举例说明植物细胞工程的应用有效提高了生产效率。
教学重点
植物细胞工程应用的实例。
教学难点
植物细胞工程应用的实例。

知识精讲


知识点01 植物繁殖的新途径
1.微型繁殖（快速繁殖技术）
概念：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。也叫微型繁殖。
特点：①高效快速地实现种苗的大量繁殖；
②保持优良品种的遗传特性；
③不受自然生长季节的限制
优点：从植物体上取材少，培养周期短，繁殖率高，便于自动化管理。
2.作物脱毒
作物脱毒的原因：长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病毒，导致产量降低，品质变差。
作物脱毒的材料：顶端分生区细胞，如茎尖（顶端分生区附近的病毒极少，甚至无病毒）
作物脱毒的方法：切取茎尖进行组织培养获得可脱毒苗


作物脱毒的结果：获得脱毒苗
知识点02 作物新品种的培育
1.单倍体育种
（1）原理：染色体（数目）变异、植物细胞的全能性
（2）方法：花药离体培养、秋水仙素诱导染色体加倍
（3）过程：

（4）优点：
①后代稳定遗传，都是纯合子。
②明显缩短育种的年限，节约了大量的人力和物力。
③可作为进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。
（5）实例：单育1号烟草、水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物。
2.突变体的利用
（1）原理：在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，因此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。
（2）过程：

（3）原理：基因突变、植物细胞的全能性
（4）实例：抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等

知识点03 细胞产物的工厂化生产
1.植物的代谢产物
（1）初生代谢物：初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质、核酸等。
（2）次生代谢物：
次生代谢不是生物生长所必需的，在特定条件下进行；
次生代谢物是一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等）；
在植物的抗虫、抗病等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。
次生代谢物含量很低，从植物组织中提取会大量破坏植物资源，有些产物又不能或难以通过化学合成途径得到。
细胞产物种类：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等
2.细胞产物的工厂化生产
概念：利用植物细胞培养来获得目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。
技术：植物细胞培养（指在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。）
3.细胞产物的工厂化生产的过程

4.特点：不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制，因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义。
5.实例：我国利用植物组织培养技术实现了大量生产人参皂苷干粉；三七、紫草、银杏的细胞产物也都已经实现了工厂化生产。

能力拓展

考点01 植物繁殖的新途径
一、微型繁殖
把用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，叫做植物的微型繁殖技术，也叫快速繁殖技术。
微型繁殖可节约繁殖材料，只取原材料上的一小块组织或器官就能在短期内生产出大量试管苗, 既不损伤原材料又可获得较高的经济效益。同时，在人工控制的条件下进行的集约化生产,不受自然环境中季节和恶劣天气的影响。
微型繁殖的繁殖方式很多，有短枝扦插、芽增殖、原球茎、器官分化和胚状体发生。其后代遗传性非常一致,能保持原有品种的优良性状。采用茎尖培养的方法或结合热处理除去绝大数植物的病毒、真菌和细菌，获得脱毒苗，使植株生长势强、抗逆能力提高等。
二、 作物脱毒
在农业生产中，一些农作物经过几代的种植后，品质一般都会出现不同程度的退化，在马铃薯、蔬菜、果树、草莓、花卉等农作物上表现得尤为突出。农作物的品质衰退的主要原因是受到了植物病毒的感染。因此，为了获得高产，在生产中就必须要为农作物脱毒。
根据病毒在作物体内分布得不均匀、尤其是作物的根尖和茎尖部分的病毒含量相对较低（或没有病毒）的现象来进行对作物的组织培养工作。一般越靠近顶端的茎尖其病毒含量就越少，所以进行脱毒后能够获得无毒茎尖苗的几率也会越高。
使用组织培养的方式将作物的茎尖部分（新生的茎尖处于快速的分化过程中，所以病毒的含量一般较低或不含有病毒）进行培养，然后用培养出的病毒含量较低的植株，再去其茎尖，进一步培养；这样反复进行几次之后，病毒的含量会逐渐降低，直到最后获得无毒的作物。
【典例1】植物繁殖的新途径中正确的理解是（　　）
A. 植物的微型繁殖技术是指植物体细胞杂交技术
B. 马铃薯获得无病毒幼苗的最佳办法是利用芽尖进行组织培养
C. 人工种子种皮是能自我生成
D. 植物的微型繁殖的优点是取材多、培养周期短、繁殖率高
【答案】B
【解析】解：A、植物的微型繁殖技术是指植物组织培养技术，A错误；
B、马铃薯获得无病毒幼苗的最佳办法是利用芽尖进行组织培养，B正确；
C、人工种皮是化学方法合成的，C错误；
D、微型繁殖的优点有取材少、培养周期短、繁殖率高的优点，D错误．
故选：B．
1、植物组织培养技术已经得到广泛应用，包括：植物繁殖的新途径（如微型繁殖、作物脱毒、人工种子）、作物新品种的培育（如单倍体育种、突变体的应用）、细胞产物的工厂化生产（如从培养的红豆杉细胞中提取抗肿瘤药物紫杉醇）．
2、植物组织培养的优点：繁殖速度快；可以保持生物体的优良性状；不受自然生长的限制，便于自动化管理．
本题主要考查植物繁殖的新途径，意在考查学生运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确的结论．

考点02 作物新品种的培育
【典例1】培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下：
选出符合要求的品种。下列有关该育种方法的叙述中，正确的是( )
A. 过程3为单倍体育种 B. 过程4必须使用生长素处理
C. 过程3必须经过受精作用 D. 过程2为减数分裂
【答案】D
【解析】分析图可以推知，过程3为花药离体培养，故A错误；过程4可以采用一定浓度的秋水仙素处理，但不能用生长素处理，故B错误；花药离体培养过程中没有受精作用，故C错误；过程2为F1产生花药的过程，进行的分裂方式是减数分裂，故D正确。
考点：本题考查单倍体育种的有关知识，意在考查考生识图能力和理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系的能力。

考点03 细胞产物的工厂化生产
【典例1】下图是植物组织培养的一般过程。下列四项中有关的说法中，不正确的一项是（    ）
A. 过程a指的是脱分化，过程c指的是再分化
B. 此技术依据的原理是植物细胞的全能性
C. 若用此技术进行细胞产物的工厂化生产，须将细胞培养到d阶段才行
D. 生长素含量高时，有利于诱导植物组织脱分化和根原基的形成
【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查植物组织培养的相关知识，属于理解记忆层次题，熟记植物组织培养的原理、过程、应用等知识是解题的关键。
【解答】
A.过程a指的是脱分化，过程c指的是再分化，A正确；
B.植物组织培养技术依据的原理是植物细胞的全能性，B正确；
C.若用此技术进行细胞产物的工厂化生产，须将细胞培养到b阶段 , C错误；
D.生长素含量高于细胞分裂素时，有利于诱导植物组织脱分化和根原基的形成，D正确。
​故选C。  


分层提分


题组A 基础过关练
单项选择题
1.马铃薯利用其块茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后往往会因感染病毒而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳方法是（   ）
A. 选择优良品种进行杂交 B. 进行远缘植物体细胞杂交
C. 利用芽尖进行组织培养 D. 人工诱导基因突变
【答案】C
【解析】本题考查植物组织培养的相关知识，意在考查学生的识记和理解能力，平时要注意知识点的积累。植物组织培养需要离体培养、无菌条件，植物激素（生长素和细胞分裂素）、一定的营养条件、维持适宜的温度和一定的光照条件等。
由于芽尖或根尖病毒极少，因而常采用芽尖或根尖作为外植体，因此切取一定大小的芽尖或根尖进行组织培养，再生的植株就可能不带病毒，可获得无病毒幼苗。
故选C。
2.植物细胞工程作为一门新兴的生物技术广泛应用于社会生产，下列说法错误的是（       ）
A. 利用组织培养技术获得紫草素，实现了细胞产物的工厂化生产
B. 植物微型繁殖运用了植物体细胞杂交技术，可快速繁殖良种植物
C. 作物脱毒常选取植物的茎尖，因为该处病毒较少或无病毒
D. 植物体细胞杂交技术获得“萝卜—甘蓝”，克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍
【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查植物组织培养的相关知识，意在考查考生的识记能力和理解所学知识要点，把握知识间内在联系，形成知识网络结构的能力；能运用所学知识，准确判断问题的能力，属于考纲识记和理解层次的考查。
【解答】
A.利用组织培养技术获得紫草素，实现了细胞产物的工厂化生产，A正确；
B.植物微型繁殖运用了植物组织培养技术，可快速繁殖良种植物，B错误；
C.作物脱毒常选取植物的茎尖，因为该处病毒较少或无病毒，C正确；
D.植物体细胞杂交技术获得“萝卜—甘蓝”，克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍，D正确。 
故选B。  
3.下列有关植物细胞工程的应用叙述错误的是（）
A. 微型繁殖可高效快速的实现种苗的大量繁殖
B. 作物脱毒可提高作物的产量和品质
C. 人工种子是由受精卵发育而成，不受季节，气候和地域的限制
D. 与传统杂交育种相比单倍体育种可明显缩短育种年限
【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查植物细胞工程的应用，意在考查学生对知识的理解和记忆能力。
【解答】
A.微型繁殖可高效快速的实现种苗的大量繁殖，A正确；
B.作物脱毒可提高作物的产量和品质，B正确；
C.人工种子不是由受精卵发育而成的，C错误；
D.与传统杂交育种相比单倍体育种可明显缩短育种年限，D正确。  
4.在培育紫罗兰脱毒种苗的过程中，不涉及（   ）
A. 基因的选择性表达 B. 形成愈伤组织
C. 脱分化 D. 减数分裂和受精作用
【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查植物细胞工程的应用，意在考查对知识的理解、记忆和运用能力。
【解答】
A.在培育紫罗兰脱毒种苗的过程中，发生细胞分化，细胞分化的实质是基因的选择性表达，A错误；
BC.在培育紫罗兰脱毒种苗的过程中，需要脱分化形成愈伤组织，BC错误；
D.培育紫罗兰脱毒种苗采用了植物组织培养技术，该过程不会发生减数分裂和受精作用，D正确。
故选D。  
5.紫草素具有抗菌、消炎效果，可通过植物组织培养技术培养出愈伤组织，从愈伤组织的细胞中提取紫草素，大大加快了紫草素的生产进程。下列叙述正确的是（）
A. 紫草离体的叶片灭菌后可做外植体
B. 愈伤组织通过减数分裂进行细胞增殖
C. 愈伤组织生产紫草素体现了细胞的全能性
D. 破碎愈伤组织细胞能提高紫草素的提取率
【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查植物组织培养的相关知识，要求考生识记植物组织培养的原理、过程、条件及产物等基础知识，掌握植物组织培养技术的相关应用，能结合所学的知识准确判断各选项，属于考纲识记和理解层次的考查。
植物组织培养技术：
1、过程：离体的植物组织，器官或细胞（外植体）→愈伤组织→胚状体→植株（新植体）。
2、原理：植物细胞的全能性。
3、条件：①细胞离体和适宜的外界条件（如适宜温度、适时的光照、pH和无菌环境等）；②一定的营养（无机、有机成分）和植物激素（生长素和细胞分裂素）。
4、植物细胞工程技术的应用：植物繁殖的新途径（包括微型繁殖，作物脱毒、人工种子等）、作物新品种的培育（单倍体育种、突变体的利用）、细胞产物的工厂化生产。
【解答】
A.离体的紫草叶片不能进行彻底的灭菌处理，灭菌处理会杀死紫草细胞，此过程要对紫草细胞进行消毒处理，A错误；
B.减数分裂是指有性生殖过程中产生的生殖细胞的细胞分裂过程，愈伤组织增殖分裂属于有丝分裂，B错误；
C.植物细胞的全能性是指具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能，愈伤组织生产紫草素不能体现全能性，C错误。
D.愈伤组织细胞分裂快，从愈伤组织中提取紫草素，可加快生产进程，D正确；
故选D。  
6.下列关于细胞产物的工厂化生产的叙述，错误的是( )
A. 细胞产物的工厂化生产是植物细胞工程的重要用途之一
B. 培养过程中需要脱分化形成愈伤组织，然后悬浮培养愈伤组织细胞
C. 培养的愈伤组织需要经过再分化产生特定的组织细胞后才能产生特定的细胞产物
D. 培养的细胞收集后一般要破碎提取有效成分
【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查植物细胞工程的应用，意在考查对知识的记忆能力，
【解答】
A.细胞产物的工厂化生产是植物细胞工程的重要用途之一，A正确；
B.培养过程中需要脱分化形成愈伤组织，然后悬浮培养愈伤组织细胞，B正确；
C.培养的愈伤组织不需要再分化，直接利用愈伤组织细胞繁殖就能产生特定的细胞产物，C错误；
D.培养的细胞收集后一般要破碎提取有效成分，D正确。
故选C。  
7.现有甲、乙两种二倍体纯种植物，甲植物的光合产量高于乙植物，但乙植物更适宜在盐碱地种植（相关性状均由核基因控制）。现要利用甲、乙两种植物培育出高产、耐盐的植株。下列技术不可行的是（   ）
A. 利用植物体细胞杂交技术，可以获得符合要求的四倍体杂种植株
B. 将乙种植物耐盐基因导入甲种植物的体细胞中，可培育出所需植株
C. 两种植物杂交后，得到的F1再利用单倍体育种，可较快获得所需植株
D. 诱导两种植物的花粉融合后培育成幼苗，再用秋水仙素处理可培育出所需植株
【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查不同育种方法及相关技术手段的应用，意在考查考生运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对相关生物学问题进行解释、推理，做出合理判断或得出正确结论的能力。
【解答】
A.利用植物体细胞杂交的方法可将不同种的植物优势集中到同一植物上，A正确；
B.让光合作用能力高的甲植物具有乙植物耐盐性状，可将乙植物耐盐基因导入甲种植物的体细胞中，培育出目的植株，B正确；
C.甲、乙两种植物存在远缘杂交不亲和的障碍，有性杂交不能产生后代，C错误；
D.诱导两种植物的花粉融合培育成幼苗，再用秋水仙素处理幼苗，筛选出目的植株，D正确。 
故选C。  
题组B 能力提升练
一、单项选择题
1.人参是我国的名贵药材，其有效成分主要是人参皂苷。近年来，我国利用组织培养技术工厂化生产人参皂苷取得成功，下列相关叙述正确的是（    ）
A. 切取人参根含有形成层的部分更容易形成愈伤组织
B. 愈伤组织是由高度液泡化的薄壁细胞紧密排列形成的
C. 培养形成愈伤组织需要在适宜的温度和光照下进行
D. 生产过程中需用适当的激素诱导愈伤组织分化成胚状体或丛芽
【答案】A
【解析】A.切取人参根含有形成层的部分更容易形成愈伤组织，A正确；
B.愈伤组织的特点是细胞排列疏松无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状的薄壁细胞，B错误；
C.培养形成愈伤组织需要在适宜的温度和避光下进行，C错误；
D.人参皂苷是细胞产物，只需要培育到愈伤组织，进行植物细胞培养即可获得人参皂苷，D错误。
2.下列有关植物细胞工程应用的叙述，不正确的是(    )
A. 利用组织培养技术培育脱毒苗，获得具有抗病毒的新品种
B. 组织培养技术获得的子代可保持亲本的优良性状
C. 利用细胞培养技术获得紫草素，实现了细胞产物的工厂化生产
D. 利用植物体细胞杂交技术获得“白菜一甘蓝”，能克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍
【答案】A
【解析】A.因为分生组织的病毒极少，甚至没有病毒，所以将分生组织（如根尖、茎尖）进行离体培养能获得脱毒植株，但不能获得抗病毒植株，A错误； 
B.利用植物组织培养技术获得的子代，能保持亲本的优良性状，B正确； 
C.利用植物组织培养技术获得紫草素，实现了细胞产物的工厂化生产，C正确；
D.利用植物体细胞杂交技术获得“白菜—甘蓝”，克服不同生物远源杂交不亲和的障碍，D正确。
故选A。
3.医学研究发现紫杉醇能有效治疗某些癌症。获得紫杉醇的传统方法是从红豆杉属植物的树皮中提取，但产量有限，也不利于濒危的红豆杉的保护。研究发现，红豆杉的其他组织细胞也能生产紫杉醇，有人尝试用细胞工程技术生产。下图为三种红豆杉细胞培养过程中细胞数量与紫杉醇产量的数据图。下列说法中，正确的是（     ）

A. 在培养过程中，要不断通入空气并进行搅拌
B. 将红豆杉细胞经组织培养形成胚状体方可接种到培养基中
C. 培养后期紫杉醇产量出现下降的原因可能是种内斗争比较激烈的结果
D. 20-30天内在三种红豆杉中，云南红豆杉的紫杉醇产量增长速率最快
【答案】D
【解析】A、在培养过程中, 要不断通入无菌空气（注意不是空气）可以防止微生物污染并保证氧气供应充足, 而进行搅拌能使细胞与培养液充分接触, A错误;
B、将红豆杉细胞经组织培养形成愈伤组织方可接种到培养基中, B错误;
C、据图分析, 获得高产紫杉醇应选云南红豆杉为原料, 培养后期紫杉醇产量出现下降的原因包括活细胞数量减少、某些代谢产物积累等,C错误;
D、据图分析, 20-30天内在三种红豆杉中，云南红豆杉的紫杉醇产量最高且快速增长，所以其增长速率最快，D正确。
故选D。
4.植物细胞工程包括植物组织培养、植物体细胞杂交等技术，具有广泛的应用前景和实用价值。下列对这些操作或应用描述错误的是（   ）
A. 可用PEG 诱导植物细胞融合，再生出细胞壁是融合成功的标志
B. 利用植物组织培养技术可大量获得人参皂甙干粉，且已投入规模化生产
C. 植物培养基中常用的植物生长调节剂一般可以分为生长素类、细胞分裂素类和赤霉素类
D. 获取植物原生质体时，需在蔗糖浓度高于细胞液浓度的缓冲液中进行，以使细胞发生质壁分离便于观察
【答案】D
【解析】本题主要考查植物细胞工程包括植物组织培养、植物体细胞杂交等相关知识，意在考查理解记忆知识的能力。
A.人工诱导植物原生质体融合的方法有物理法（离心、振动、电激等）和化学法（聚乙二醇PEG），融合后的细胞再生出细胞壁是融合成功的标志，A正确；
B.利用植物组织培养技术可大量获得细胞代谢产物，如大量生产人参皂甙干粉，且已投入规模化生产，B正确；
C.植物培养基中常用的植物生长调节剂一般可以分为生长素类、细胞分裂素类和赤霉素类，是人工调控组织培养的“魔术棒”，C正确；
D.获取植物原生质体时，应该在与细胞液浓度等渗的缓冲液中进行，避免细胞失水影响正常生命活动或实验操作，D错误。
故选D。​​​​​
5.下图的简式表示植物组织培养的大致过程，据此判断不正确的是 (  ）
①②③  ④
A. 若①是来自不同植物体细胞融合的杂种细胞，则④可能出现不同植物的遗传特性
B. 若①是二倍体植株的花粉，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
C. 若①是人参细胞，对②进行扩大培养可提高细胞产物人参皂甙的产量
D. 若①是具有杂种优势的农作物细胞，则用③进行繁育会发生性状分离
【答案】D
【解析】本题结合植物组织培养过程图，考查植物组织培养的相关知识及应用，意在考查考生的识图能力和识记能力；能理解所学知识要点的能力和能运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题做出合理的判断或得出正确的结论。
分析题图：图示表示植物组织培养过程，其中①是外植体，②是脱分化形成的愈伤组织（高度液泡化，无定形状态薄壁细胞组成的排列疏松、无规则的组织），③是再分化形成的胚状体，④是新植体。
【解答】
A、若①是来自不同植物体细胞融合的杂种细胞，则其含有两个亲本的遗传物质，所以④可能出现不同植物的遗传特性，A正确；
B、若①是二倍体植株的花粉，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，B正确；
C、若①是人参细胞，则将其脱分化形成②愈伤组织，再进行扩大培养可提高细胞产物人参皂甙的产量，C正确；
D、植物组织培养属于无性生殖，能保持亲本的优良性状，若①是具有杂种优势的农作物细胞，则用③进行繁育不会发生性状分离，D错误。
故选D。

6.下列有关植物细胞工程应用的分析，不正确的是（  ）
A. 愈伤组织细胞分裂旺盛，经诱变处理，有利于获得突变个体
B. 利用茎尖进行组织培养，可以获得脱毒苗
C. 植物体细胞杂交技术培育出的杂种植物一定是高度不育的
D. 利用植物的细胞克隆，能实现工业化生产某些中药
【答案】C
【解析】本题考查植物组织培养和植物体细胞杂交应用，意在考查学生的识记和理解能力。
A.愈伤组织细胞分裂旺盛，经诱变处理，有利于获得突变个体，A正确；
B.利用茎尖进行组织培养，可以获得脱毒苗，B正确；
C.植物体细胞杂交技术培育出的杂种植物，在减数分裂过程同源染色体能完成正常联会配对，产生正常配子，是可育的，C错误；
D.利用植物的细胞克隆，能实现工业化生产某些中药，提高产量，D正确。
7.金丝楸是珍贵的古老树种,具有重要的应用价值。金丝楸在自然状态下很难通过种子繁殖。为尽快推广种植，可以通过相关技术获得优质苗种，下列技术应用不合理的是（     ）
A. 用扦插方法，诱导枝条生根发芽快速育苗
B. 采集幼芽嫁接到其它适宜的植物体上育苗
C. 用叶或茎的组织经组培制备人工种子育苗
D. 用花中的花粉粒经组织培养获得试管苗
【答案】D
【解析】A.利用茎段扦插诱导生根技术快速育苗属于无性生殖的营养生殖，能保持亲本的优良性状，A正确；
B.幼芽嫁接属于无性生殖，能保持亲本的优良性状，B正确；
C.采用幼叶或茎尖部位的组织生产人工种子，属于无性生殖，能保持亲本的优良性状，C正确；
D.花粉粒通过减数分裂产生，再离体培养，形成的是单倍体，一般高度不育，D错误。
故选D。
二、填空题
8.科学家们历尽千辛万苦终于利用植物体细胞杂交技术实现了两个物种间的杂交，相继培育了烟草-海岛烟草，胡萝卜-羊角芹，白菜-甘蓝等种间或属间杂种，在生产上有较高的应用价值。请回答下列问题：
（1）植物体细胞杂交技术的生物学原理是：____________________
（2）①过程中常用________酶除去细胞壁获得具有活力的原生质体。植物原生质体融合②过程常采用的化学方法是：________；原生质体融合成功的标志是：________。
（ 3）如果番茄正常体细胞内含A条染色体，马铃薯正常体细胞内含B条染色体，则番茄-马铃薯杂种细胞内含________条染色体。将杂种细胞培育成杂种植株的技术手段是：________，与杂交育种相比，植物体细胞杂交育种的明显优点是________________________：由④过程得到的人工种子与常规种子相比，具有的优点是：_______________（至少答2点）。
【答案】（1）细胞膜具有一定的流动性和植物细胞的全能性
（2）纤维素酶和果胶；PEG（或聚乙二醇）；再生出细胞壁
（3）A+B；植物组织培养技术；克服远缘杂交不亲和的障碍；繁殖周期短、后代不发生性状分离能够保持亲本的优良性状（或不受气候，季节和地域的限制；提高种子的发芽率；易于储层和运输）
【解析】（1）植物体细胞杂交技术的生物学原理是细胞膜具有一定的流动性和植物细胞的全能性。
（2）①过程中常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。植物原生质体融合②过程常采用的化学方法是PEG（或聚乙二醇）；原生质体融合成功的标志是再生出细胞壁。
（3）如果番茄正常体细胞内含A条染色体，马铃薯正常体细胞内含B条染色体，则番茄-马铃薯杂种细胞内含A+B条染色体。将杂种细胞培育成杂种植株的技术手段是植物组织培养过程，应用的原理是植物细胞具有全能性；与杂交育种相比，植物体细胞杂交育种的明显优点是克服远缘杂交不亲和的障碍；由④过程得到的人工种子与常规种子相比，具有的优点是繁殖周期短、后代不发生性状分离能够保持亲本的优良性状（或不受气候，季节和地域的限制；提高种子的发芽率；易于储层和运输）。


题组C 培优拔尖练
一、 单项选择题
1.如图为某原种植物（二倍体）育种流程示意图。下列有关叙述错误的是（　　）

A. 子代Ⅰ可维持原种遗传性状的稳定性
B. 子代Ⅱ和Ⅲ育种的原理均为基因重组
C. 子代Ⅲ的选育过程需经多代自交选育
D. 子代Ⅳ可能发生基因突变，子代Ⅴ一般为纯合子
【答案】C
【解析】
【分析】
本题以育种原理为载体，考查几种育种的方法，意在考查考生的识记能力和识记能力；重点考查变异在育种上的应用，要求学生熟练掌握可遗传变异的类型，及诱变育种、杂交育种、单倍体育种和多倍体育种的原理、方法、优缺点和典例。
四种育种方法的比较如下表：

杂交育种
诱变育种
单倍体育种
多倍体育种
方法
杂交→自交→选优
辐射诱变、激光诱变、化学药剂处理
花药离体培养、秋水仙素诱导加倍
秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
原理
基因重组
基因突变
染色体变异（染色体组先成倍减少，再加倍，得到纯种）
染色体变异（染色体组成倍增加）
基因工程育种原理： DNA重组技术（属于基因重组范畴），方法：按照人们的意愿，把一种生物的个别基因复制出来，加以修饰改造，放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。操作步骤包括：提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与表达等。
【解答】
A.子代Ⅰ是通过植物体细胞组织培养的方式获得，属于无性生殖，所以可维持原种遗传性状的稳定性，A正确；
B.子代Ⅱ利用了转基因技术，Ⅲ子代利用了杂交技术，所以这两种育种的原理均为基因重组，B正确；
C.子代Ⅲ的选育过程中，如果选育的品种是显性个体，由于杂合体自交后代会出现性状分离，所以需经多代自交选育；如果是隐性个体，则不需经多代自交选育，C错误；
D.子代Ⅳ为诱变育种，因而可发生基因突变；子代Ⅴ为单倍体育种，获得的个体一般为纯合子，D正确。
故选C。  
2.以二倍体兰花花药为外植体，经植物组织培养过程获得兰花植株，下列相关叙述不正确的是（　　）

A. 为防止杂菌污染，①②③过程要进行严格的无菌操作
B. ②过程需在培养基中添加多种植物激素以利于再分化
C. 该育种过程体现了细胞的全能性
D. 经④过程形成的植株中可筛选获得纯合的二倍体
【答案】B
【解析】
【解答】
A、植物组织培养的过程要求无菌无毒的环境，其中外植体要进行消毒处理，而培养基需灭菌处理，即①②③过程要进行严格的无菌操作，A正确；
B、②过程需在培养基中添加多种植物激素以利于脱分化，B错误；
C、高度分化的细胞首先经过脱分化后形成愈伤组织，然后再分化形成植株，整个育种过程体现了植物细胞的全能性，C正确；
D、④过程形成的植株中可筛选获得纯合的二倍体兰花植株，D正确。
故选：B。
【分析】
分析题图：图示表示将二倍体兰花的叶片通过植物组织培养形成植株的过程，其中①表示取出花药过程，②阶段表示脱分化，该阶段能形成愈伤组织，其细胞分化程度低，全能性高；③阶段表示再分化过程，该阶段能形成胚状体发育成幼苗，④表示移栽进一步发育形成植株。
本题结合二倍体兰花的叶片通过植物组织培养形成植株的过程图，考查植物组织培养过程和条件，首先要求考生识记植物组织培养的过程，能准确判断图中各阶段的过程名称；其次要求考生识记植物组织培养的条件，能对选项作出准确的判断。  
3.植物细胞工程的应用不包括（　　）
A. 培育番茄一马铃薯植株 B. 培育无子西瓜试管苗
C. 人参皂甙的工厂化生产 D. 培育高产青霉菌株
【答案】D
【解析】解：A、培育番茄-马铃薯植株采用植物体细胞杂交技术，使得杂种后代具有两个亲本的遗传特性，A错误；
B、利用植物组织培养技术培育三倍体无子西瓜的试管苗，B错误；
C、利用植物组织培养技术培育到愈伤组织，再进行植物细胞培养，使得人参皂甙的工厂化生产，C错误；
D、高产青霉菌株的育种方法是诱变育种，与植物细胞工程无关，D正确。
故选：D。
植物细胞工程的基本技术：植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术。
本题考查植物细胞工程技术，意在考查学生的识记和理解能力，难度不大。
4.白菜和甘蓝均为二倍体生物，科学家利用植物体细胞杂交的方法获得了白菜-甘蓝。它具有生长周期短，耐热性强和易储存等优点。下列叙述错误的是（　　）
A. 用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁体现了酶的专一性
B. 白菜-甘蓝的产生用到了植物原生质体融合和植物组织培养技术
C. 植物体细胞杂交的目的是克服远缘杂交不亲和的障碍获得杂种细胞
D. 利用植物体细胞杂交技术培育四倍体白菜-甘蓝的过程中不会发生同源染色体联会现象
【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查植物体细胞杂交的相关知识，要求考生识记植物体细胞杂交的概念、过程、原理及相关应用，再结合所学的知识准确答题，属于考纲识记和理解层次的考查。
植物体细胞杂交的具体过程：
​​​​​​​
【解答】
A.植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁体现了酶的专一性，A正确；
B.白菜-甘蓝的产生用到了植物原生质体融合和植物组织培养技术，B正确；
C.植物体细胞杂交的目的是克服远缘杂交不亲和的障碍获得杂种植株，而不是获得杂种细胞，C错误；
D.利用植物体细胞杂交技术培育四倍体白菜-甘蓝的过程中细胞都是通过有丝分裂方式增殖，而同源染色体的联会发生在减数分裂过程中，因此该过程中不会发生同源染色体联会现象，D正确。
故选C。  
5.通过植物细胞工程技术，可利用甲高产不耐盐、乙低产耐盐的两种二倍体植物培育高产盐的杂种植株，实验流程如图所示。下列叙述错误的是（　　）

A. ①通常将植物细胞置于含纤维素酶和果胶酶的等渗溶液中处理
B. ②到③的过程中，杂种细胞内高尔基体和线粒体活动明显增强
C. 由④到目的植株需进一步筛选的原因是④中含有低产耐盐品种
D. 目的植株相对于甲、乙而言发生了染色体数目变异导致植株不可育
【答案】D
【解析】解：A、①是利用纤维素酶和果胶酶获取原生质体的过程，该过程需要在等渗透液中进行，以维持原生质体的形态和功能，A正确；
B、②到③的过程是融合细胞再生细胞壁的过程，而高尔基体与植物细胞壁的形成有关，故杂种细胞内高尔基体和线粒体活动明显增强，B正确；
C、④是筛选获得的具有耐盐特性的胚状体，但不能确定其是高产还是地产，故需要进一步筛选，C正确；
D、甲、乙是二倍体植株，通过体细胞杂交技术获得的目的植株是四倍体，是可育的，D错误。
故选：D。
1、植物体细胞杂交，又称原生质体融合是指将植物不同种、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。
2、由图分析可知，①是酶解法去除细胞壁，②是诱导原生质体融合，③是杂种细胞，④是筛选获得的具有耐盐特性的胚状体。
本题考查植物体细胞杂交的应用，要求考生识记相关知识，意在考查考生理解所学知识并能从题目所给的图形中获取有效信息的能力。
6.实验小组用核辐射消除某烟草细胞的细胞核，获得保留细胞质（含叶绿体）且具有链霉素性的烟草细胞甲，用酶去除烟草细胞甲和无链霉素抗性的烟草细胞乙的细胞壁，然后将二者的原生质体置于培养基上融合，获得杂种细胞丙。下列有关该过程的叙述，错误的是（　　）
A. 为了筛选出融合的杂种细胞，应在培养基中加入链霉素
B. 去核的烟草细胞甲能在含链霉素的培养基上进行增殖
C. 融合形成的杂种细胞丙同时具有烟草细胞甲和乙的遗传物质
D. 杂种细胞的形成体现了细胞膜的流动性
【答案】B
【解析】解：A、在培养基上加入链霉素，使未融合的细胞不能存活，故培养基中加入链霉素可用于筛选出融合的杂种细胞，A正确；
B、由于细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，故去核的烟草细胞甲在含链霉素的培养基上不能进行增殖，B错误；
C、由于叶绿体中也会含有少量的DNA，融合细胞中含有乙的细胞核和甲的叶绿体，故融合形成的杂种细胞丙同时具有烟草细胞甲和乙的遗传物质，C正确；
D、杂种细胞的形成体现了细胞膜的流动性，D正确。
故选：B。
植物体细胞杂交，又称原生质体融合是指将植物不同种、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。
本题考查体细胞杂交的应用，要求考生识记植物体细胞杂交的概念、原理、实验过程等基础知识，能结合所学的知识准确判断各选项。
7.人工种子是人们模仿天然种子结构制造出来的生命有机体，它能像天然种子一样萌发生长。人工种子的核心部分胚状体可以由悬浮培养的芽尖细胞得到，也可以通过试管培养的花粉或胚囊获得，由此人们把胚状体分为“体细胞胚”和“花粉胚”．请据此判断下列说法中不正确的是（　　）
A. 人工种子可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难、发芽率低等问题
B. 培育胚状体利用了植物组织培养技术
C. 同一种植物“体细胞胚”和“花粉胚”的染色体组的数目比为1：1
D. 该项技术的成功应用反映了细胞的全能性
【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查人工种子和植物组织培养的相关知识，意在考查学生的识记和理解能力。
【解答】
A.人工种子具有很多优点，如解决有些作物品种繁殖能力差、结籽困难、发芽率低等问题，A正确；
B.胚状体的形成是离体的细胞经脱分化和再分化形成的（即植物组织培养技术），B正确；
C.根据题意可知体细胞胚是由植物的体细胞经脱分化和再分化形成的，而花粉胚是由花粉（经减数分裂形成）经脱分化和再分化形成的，因此，同一种植物的体细胞胚和花粉胚的染色体组的数目比是2：1，C错误；
D.植物组织培养的理论依据是细胞的全能性，D正确。
故选C。
8.有关传统植物杂交与植物体细胞杂交的比较，正确的是（　　）
A. 两者涉及的变异类型依次是基因重组、基因突变
B. 两者的操作中都需要使用纤维素酶或果胶酶
C. 两项技术培育出的新个体与亲代之间均不存在生殖隔离
D. 与前者相比，后者可以克服不同物种之间远缘杂交不亲和的障碍
【答案】D
【解析】解：A、传统植物杂交为有性杂交，涉及的变异是基因重组，植物体细胞杂交涉及的变异类型是染色体数目变异，A错误；
B、传统植物杂交不需要使用纤维素酶或果胶酶，而植物体细胞杂交需要使用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，B错误；
C、传统植物杂交与亲代之间均不存在生殖隔离，而植物体细胞杂交与亲代是不同的物种，二者之间存在生殖隔离，C错误；
D、与传统植物杂交相比，植物体细胞杂交可以克服不同物种之间远缘杂交不亲和的障碍，D正确。
故选：D。
1、有性杂交是两个体的配子结合，形成受精卵，由受精卵发育成个体；
2、植物体细胞杂交是两个不同物种的体细胞，在一定的条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。
3、植物体细胞杂交可以克服远缘杂交不亲和的障碍，能够打破物种生殖隔离的限制。
本题考查了有性杂交和植物体细胞杂交的区别和联系，植物体细胞杂交可以克服远缘杂交不亲和的障碍，能够打破物种生殖隔离的限制，是培育作物新品种的方法之一，学生解答此题的关键是理解该项植物技术的过程及意义。
二、填空题
9.草莓是人们经常食用的一种水果，有较高的营养价值。草莓是无性繁殖的作物，长期种植会使病毒积累在体内，产量降低，品质下降。如图是利用植物组织培养技术培育草莓脱毒苗的过程，请据图回答：

（1）外植体能够形成幼苗所依据的原理是______。培育脱毒苗时，一般选取______作为外植体，其依据是______。
（2）①是脱分化过程，细胞脱分化是指已经分化的细胞，经过诱导后，失去其______而转变为未分化细胞的过程。②是______过程。
（3）研究表明，多倍体草莓产量高于二倍体，利用组织培养技术获得多倍体草莓的方法有两种：一是使用______（药剂）处理草莓的愈伤组织，再经培养获得多倍体植株；二是利用______（药剂）诱导草莓体细胞融合形成杂种细胞后，再经组织培养获得多倍体植株，这种育种技术被称为______技术。
【答案】（1）植物细胞的全能性     茎尖（或芽尖或根尖）   植物分生区附近（茎尖）病毒极少，甚至无病毒  
（2） 特有的结构和功能      再分化  
（3）秋水仙素       聚乙二醇（PEG）      植物体细胞杂交
【解析】分析题图：图示表示利用植物组织培养技术培育草莓脱毒苗的过程，其中外植体通过①脱分化形成愈伤组织的过程，愈伤组织通过②再分化形成胚状体的过程。
（1）植物体的任何一个细胞都具有发育成完整植株的潜能，称为植物细胞的全能性。外植体能够形成幼苗所依据的原理是植物细胞的全能性。培育脱毒苗时，一般选取茎尖（或芽尖或根尖）作为外植体，其依据是植物分生区附近（茎尖）病毒极少，甚至无病毒。
（2）已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叫脱分化。②是再分化过程，再分化是指已经脱分化的愈伤组织在一定条件下，再分化出胚状体，形成完整植株。
（3）秋水仙素可以诱导产生多倍体，使用秋水仙素处理草莓的愈伤组织，再经培养获得多倍体植株；也可以利用聚乙二醇（PEG）诱导草莓体细胞融合形成杂种细胞后，再经组织培养获得多倍体植株，这种育种技术被称为植物体细胞杂交（技术）。