高中生物人教版 (新课标)选修3《现代生物科技专题》专题2 细胞工程2.1 植物细胞工程2.1.1 植物细胞工程的基本技术当堂检测题

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知能训练·课时达标
【小题达标练】
1.(2015·邯郸高二检测)生物体细胞具有全能性,是因为 ( )
A.含有生物体的全部遗传物质
B.含有该物种所特有的全套遗传物质
C.从上代继承下来的遗传特性
D.能控制蛋白质的合成和新陈代谢
【解析】选B。生物体细胞之所以可以体现全能性,本质上在于含有该物种全套的遗传物质。
2.下列哪种细胞的全能性最容易得到表达 ( )
A.青蛙的皮肤细胞
B.胡萝卜的韧皮部细胞
C.小白鼠的肝脏细胞
D.人皮肤的生发层细胞
【解析】选B。细胞分化程度越高,全能性越低,皮肤细胞和生发层细胞是高度分化的细胞,全能性较低。动物细胞实现全能性的能力比植物细胞低,所以全能性最高的细胞是胡萝卜的韧皮部细胞。
3.(2015·南京高二检测)如图为某二倍体植株花药中未成熟花粉在适宜培养基上形成完整植株的过程。下列有关叙述正确的是 ( )
A.过程①②表示脱分化,过程③表示再分化
B.过程①②③都需要照光
C.过程①②③说明花粉细胞具有全能性
D.过程③获得的完整植株自交后代不会发生性状分离
【解析】选C。过程①表示脱分化,过程②表示再分化,过程③表示丛芽的发育过程,A错误。过程①中如果有光照,则不利于组织的脱分化,故过程①需要避光,B错误。过程①②③获得了完整植株,说明花粉细胞具有全能性,C正确。该过程获得的植株为单倍体,高度不育,D错误。
【补偿训练】在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中,下列哪一项条件是不需要的 ( )
A.消毒灭菌 B.适宜的温度
C.充足的光照D.适宜的养料和激素
【解析】选C。形成愈伤组织需要在消毒灭菌条件下进行,因为只有在消毒灭菌条件下,才能保证培养出的组织细胞不被感染。由于此阶段形成的是愈伤组织,并没有形成具有根、茎、叶的植物体,因此不需要光照。
4.(2015·台州高二检测)下面是“白菜—甘蓝”杂种植株培育过程示意图。在下列叙述中正确的是 ( )
A.如将纯种的白菜和甘蓝的卵细胞分别制成原生质体,按相同的方法操作也可得到与图示相同基因型的杂种植株
B.可以通过在0.3 g/mL蔗糖溶液中是否发生质壁分离来判断白菜原生质体的死活
C.该培养过程中可能发生细胞分化、染色体变异或基因突变,一般不会发生基因重组
D.植物组织培养时利用的培养基和无土栽培时利用的营养液成分完全相同
【解题指南】解答本题有以下关键点:
(1)植物体细胞杂交属于染色体变异。
(2)植物组织培养的培养基中要添加有机物。
【解析】选C。卵细胞是经减数分裂形成的,遗传物质减半,用卵细胞杂交得到的植株的细胞的遗传物质是体细胞杂交的一半,A项错误;白菜的原生质体已经去掉了细胞壁,不会发生质壁分离,B项错误;植物组织培养过程中细胞进行有丝分裂,只能发生细胞分化、染色体变异或基因突变,不会发生基因重组,C项正确;植物组织培养时细胞要离体,最初一段时间不能进行光合作用,因此植物组织培养利用的培养基中需要含有有机物,还需要添加琼脂作为凝固剂,D项错误。
【易错提醒】解答本题时有两个易错点:
(1)忽视卵细胞中染色体数目的改变而错选A。
(2)没有细致分析操作步骤或忽视质壁分离的条件而错选B。
【补偿训练】下图为植物体细胞杂交过程示意图。下列说法不正确的是 ( )
A.植物体细胞杂交的最大优点是可以克服远缘杂交不亲和的障碍
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.若A的基因型为Rr,B的基因型为Yy,则最终形成的杂种植株的基因型为RrYy
【解析】选C。植物体细胞杂交的最大优点是可以克服远缘杂交不亲和的障碍;杂种细胞经过脱分化和再分化过程可以培育成杂种植株,说明杂种细胞具有全能性。愈伤组织没有形成叶绿体,不能进行光合作用,所以其培养基中需要糖类、氨基酸等有机营养;若A的基因型为Rr,B的基因型为Yy,则最终形成的杂种植株的基因型为RrYy。
5.(2015·北京高考)在应用农杆菌侵染植物叶片获得转基因植株的常规实验步骤中,不需要的是 ( )
A.用携带目的基因的农杆菌侵染植物细胞
B.用选择培养基筛选导入目的基因的细胞
C.用聚乙二醇诱导转基因细胞的原生质体融合
D.用适当比例的生长素和细胞分裂素诱导愈伤组织生芽
【解题指南】关键知识:农杆菌转化法、选择培养基的筛选和诱导植物组织分化的激素比例。
【解析】选C。本题主要考查转基因植株的培育方法。将含有目的基因的Ti质粒导入农杆菌后,再用农杆菌侵染植物细胞。载体上有标记基因,用选择培养基可以筛选导入目的基因的细胞。农杆菌侵染植物叶片获得转基因植株的常规实验步骤中不需要进行原生质体融合。调整生长素与细胞分裂素的配比可诱导愈伤组织再分化。
6.(2015·邯郸高二检测)下图是两种二倍体植物细胞(甲、乙)融合并培育新植株的过程,有关分析正确的是 ( )
A.过程①需要将植物组织置于含有纤维素酶和果胶酶的溶液中,且溶液中的渗透压应大于细胞液渗透压
B.过程②要用聚乙二醇等方法诱导原生质体融合,主要依据细胞膜具有选择透过性原理
C.过程④⑤⑥需要根据生长发育进程更换不同的培养基
D.最终得到的植株相对于甲、乙而言发生了染色体数目变异,不具有可育性
【解析】选C。过程①需要将植物组织置于含有纤维素酶和果胶酶的溶液中,且溶液中的渗透压应等于细胞液渗透压,使细胞维持正常形态,A项错误。诱导原生质体融合主要依据是细胞膜具有流动性, B项错误。植物组织培养不同阶段需要不同比例的激素刺激,因此过程④⑤⑥要更换不同的培养基,诱导生芽、生根,C项正确。最终得到的植株相对于甲、乙而言发生了染色体数目变异,由于存在同源染色体,具有可育性,D项错误。
7.下图表示某植物的培育过程,请据图判断下列说法中错误的是 ( )
A.C中是高度液泡化的薄壁细胞
B.A→F不能体现细胞的全能性
C.植株A和F中的染色体组数不同
D.植株F一般不能直接应用于生产
【解析】选B。植株F是通过花药离体培养获得的,是单倍体,所以一般不能直接应用于生产,植株A和F中的染色体组数不同,A是F的两倍;愈伤组织是脱分化形成的,其细胞是一种排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞,A→F体现了细胞的全能性。
8.用二倍体水稻植株甲获取植株乙,而后再用植株甲和乙又获得植株丙和丁。培育过程如下图所示。下列有关叙述正确的是 ( )
A.用秋水仙素处理植株甲的雌蕊柱头可获得植株乙
B.植株丙与植株丁的体细胞中染色体组的数目相同
C.植株丁的花药离体培养可得到植株丙
D.获得植株丙和植株丁的过程都属于有性生殖
【解析】选C。用秋水仙素处理植株甲的幼苗诱导染色体加倍,得到植株乙;植株丙的体细胞中染色体组的数目为3,是通过有性生殖产生的;植株丁由植物体细胞杂交获得,含6个染色体组,属于无性繁殖;植株丁的花药离体培养可得到植株丙。
9.在植物细胞工程的技术中,需激素调节的是(多选) ( )
A.组织培养中促使细胞脱分化
B.制备原生质体时去除细胞壁
C.组织培养中促使细胞再分化
D.促使融合细胞形成愈伤组织
【解析】选A、C、D。在植物组织培养过程中所用的培养基中除营养成分外,还有植物激素,能够促进细胞脱分化形成愈伤组织和再分化形成新个体。在原生质体的制备过程中用纤维素酶和果胶酶,不需要激素。
【补偿训练】(2014·南京高二检测)关于影响植物组织培养的因素,下列说法错误的是(多选) ( )
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,培养基中必须添加植物激素
C.植物激素中生长素和细胞分裂素的作用是相互独立的
D.pH、温度、光照条件等对植物组织培养特别重要
【解析】选A、B、C。不同植物组织培养的难易程度不同,同一种植物材料也会因年龄、保存时间的长短等导致培养的难易程度不同;在植物组织培养中,培养基中常常要添加植物激素,但不是都必须添加植物激素,如菊花茎段组织培养比较容易,因此不必添加植物激素;各种植物激素的作用是相互联系的,而不是相互独立的。
【大题提升练】
1.下图表示胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作接入试管后,在一定的条件下,形成试管苗的过程。请据图回答下列问题。
(1)要促进细胞分裂生长,培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括
和小分子有机物。
(2)此过程依据的原理是 。A和B阶段主要进行的分裂方式是 ,B阶段除了细胞分裂外,还进行细胞 等。
(3)此过程要无菌操作,主要是指对 进行灭菌。B阶段需要光照,原因是
。
(4)试管苗的根细胞没有叶绿素,而叶的叶肉细胞具有叶绿素,这是基因 的结果。
【解题指南】解答本题时特别关注以下两点:
(1)明确植物组织培养的培养基成分中的营养成分。
(2)明确植物组织培养的过程中需要无菌操作,脱分化过程中不需光照,但再分化过程中需要光照。
【解析】(1)要促进细胞分裂生长,培养基中应有营养物质和激素,其中,营养物质包括无机物和小分子有机物。
(2)植物组织培养过程依据的原理是植物细胞的全能性。A是脱分化过程,B是再分化过程,两者均进行有丝分裂,B阶段除了细胞分裂外,还进行细胞分化等。
(3)植物组织培养过程需要无菌操作,主要是指对培养基进行灭菌。再分化阶段需要光照,原因是在此过程中芽发育成叶,叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照。
(4)试管苗的根细胞没有叶绿素,而叶的叶肉细胞中有叶绿素,这是基因选择性表达的结果。
答案:(1)无机物
(2)植物细胞的全能性 有丝分裂 分化
(3)培养基 芽发育成叶,叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
(4)选择性表达
【互动探究】
在植物组织培养过程中,A阶段和B阶段对细胞分裂素和生长素的要求分别是什么?
提示:在A阶段,即脱分化阶段,生长素/细胞分裂素的值相对适中;在B阶段,即再分化阶段,生长素/细胞分裂素的值高或低,则分别诱导生根或生芽。
2.如图为菊花植株繁殖的示意图,请据图回答下列问题。
(1)菊花的培养过程证实了植物细胞具有 ,这个特性是植物组织培养的理论基础。该过程需要在 条件下进行,并需控制温度、pH和光照等条件。
(2)培养过程中,为诱导愈伤组织形成根或芽等器官,培养基中要添加植物激素,主要是 等,主要调节细胞的 。
(3)从单个细胞到愈伤组织的过程中,细胞进行了 。
(4)假设A试管内是某植物的花粉,则培育出的植株称为单倍体植株,这些植株高度不育,所以必须用 处理才能获得理想的植株。
【解析】(1)题图所示过程说明了植物细胞具有全能性。植物细胞培养过程必须在无菌条件下进行,否则会影响细胞的脱分化和再分化。(2)植物组织培养过程中,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性激素。生长素用量与细胞分裂素用量的比值高时,有利于根的分化、抑制芽的形成;比值低时,有利于芽的分化、抑制根的形成;比值适中时,促进愈伤组织的形成。(3)植物组织培养中,从单个细胞经脱分化形成愈伤组织。(4)利用花粉培育的植株为单倍体植株,此类植株是高度不育的,必须用秋水仙素处理单倍体幼苗,使其染色体数目加倍后,才能成为可育的植株。
答案:(1)全能性 无菌 (2)生长素、细胞分裂素 分裂和分化 (3)脱分化 (4)秋水仙素
3.野生马铃薯品种的植株具有较强的抗病、抗虫、抗盐碱、抗寒能力,但块茎不能食用。某专家做实验研究,用野生马铃薯与马铃薯的体细胞进行杂交,培育出了生活能力强的杂交系马铃薯。据下图分析回答问题:
(1)①过程植物细胞原生质体的分离需经过酶解,其中“酶解”所用的酶应该包括 。
(2)②过程需要用到聚乙二醇(PEG),其目的是 。
(3)请用文字和箭头表示出④→⑤技术过程的实验流程:
。由此过程可以看出植物细胞有形成完整植株的可能性,这是 的表现。
(4)一般在培养基上培养24～48小时后,大部分原生质体已再生出细胞壁。可以取样,通过 实验来鉴别细胞壁是否已经再生。
【解析】细胞壁主要由纤维素和果胶组成,可以用纤维素酶和果胶酶将其水解。在细胞融合时常用聚乙二醇作为诱导剂,诱导原生质体融合。④→⑤是杂种细胞经过脱分化、再分化形成幼苗的过程,这是植物细胞全能性的表现。有细胞壁的植物细胞可以进行细胞的质壁分离与复原。
答案:(1)纤维素酶、果胶酶
(2)诱导原生质体融合
(3)融合细胞愈伤组织幼苗
植物细胞具有全能性
(4)植物细胞的质壁分离与复原
4.如图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答:
(1)步骤①是 ,最常用的方法是 。
(2)步骤②一般常用的化学试剂是 ,目的是 。
(3)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中,运用的技术手段是 ,其中步骤④相当于 ,步骤⑤相当于 。
(4)植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株,使 能够在新的植物体上有所表现,其根本原因是 。
(5)若远缘杂交亲本A和B都是二倍体,则杂种植株为 倍体。
(6)从理论上讲,杂种植株的育性为 。若运用传统有性杂交方法能否实现? ,原因是
。
【解析】(1)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,因此可以通过酶解法,利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,分离出有活力的原生质体。
(2)诱导植物细胞融合常用物理法和化学法,而化学法中常用聚乙二醇作为诱导剂。
(3)诱导形成的杂种细胞仍然具有全能性,可通过脱分化和再分化过程发育成新的植株。
(4)经植物体细胞杂交获得的新植株具有双亲的遗传物质,可表现出两亲本有关的性状。
(5)A、B均为二倍体,因此融合后形成的杂种植株属于四倍体。
(6)不同种生物之间具有生殖隔离,植物体细胞杂交技术突破了生殖隔离,克服了远缘杂交不亲和的障碍。
答案:(1)去除细胞壁,分离出有活力的原生质体 酶解法
(2)PEG(聚乙二醇) 诱导不同植物体细胞的原生质体融合
(3)植物组织培养 脱分化 再分化
(4)远缘杂交亲本的遗传特征 杂种植株获得了双亲的遗传物质 (5)四
(6)可育 不能 不同种生物之间存在生殖隔离
【规律方法】区分植物组织培养和植物体细胞杂交的两种方法
(1)看后代。
①植物组织培养是利用单一亲本的组织或细胞,经培养使之增殖、分化成为一个完整植株,为无性繁殖过程,因此其后代一般均能保持该亲本的遗传特性。
②植物体细胞杂交的本质是将两种不同来源的原生质体,在人为条件下进行诱导融合。由于植物细胞具有全能性,融合之后的杂种细胞可以再生出具有双亲性状的杂种植株。
(2)看关系:杂种细胞需经植物组织培养才能发育为具有双亲遗传特性的杂种植株,因此,植物组织培养是植物体细胞杂交的基础。
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