春高中生物 专题2 细胞工程 21 植物细胞工程 212 植物细胞工程的实际应用.docx

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春高中生物专题2细胞工程21植物细胞工程212植物细胞工程的实际应用

2.1.2植物细胞工程的实际应用

[随堂检测]

1．（2018·扬州高二检测）通过植物组织培养技术繁育农作物，其优点不包括（　　）

A．加快繁育速度　　　　　B．保持亲本优良性状

C．培育出无病毒植株D．改变植物的基因型

解析：

选D。

植物组织培养技术不仅可以保持优良亲本的遗传特性，还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖，A、B两项均正确；利用该技术还可以培育脱毒苗，因为选材部位是植物分生区附近的新生组织，没有或极少感染病毒，所以由培育的脱毒苗长成的植株是无病毒植株，C项正确；经该技术培育的植株跟亲本基因型相同，D项错误。

2．如图是利用三倍体香蕉的茎尖培养脱毒香蕉植株的过程示意图。

下列叙述正确的是（　　）

A．①～③过程中发生了有丝分裂和减数分裂

B．对香蕉进行花药离体培养可获得单倍体

C．②阶段为脱分化过程

D．X代表愈伤组织

解析：

选D。

X代表愈伤组织，①代表脱分化过程，②代表再分化过程，③④代表个体发育过程；题图所示为细胞的有丝分裂和分化过程，没有发生减数分裂；香蕉没有花粉，所以不能对香蕉进行花药离体培养获得单倍体。

3．制造人工种子的原理是在组织培养得到的“胚状体”的最外面用一层有机膜包裹，并在薄膜以内放入一些营养物质，如图所示。

据此判断下列说法不正确的是（　　）

A．“胚状体”最外面的一层有机膜和里面营养物质分别具有种皮和胚乳的功能

B．“胚状体”来源于离体的植物体细胞，其形成过程中要经过的生理变化大体上是脱分化和再分化

C．从保证人工种子正常的生命力及生态系统物质循环上来看，其外部薄膜应具有全透性和能被微生物降解的特点

D．在人工种子萌发的过程中“胚状体”细胞吸收营养液中的物质用于生长等

解析：

选C。

从保证人工种子正常的生命力上来看，其外部薄膜应具有半透性，可以透气和透水，但是不能让薄膜以内的营养物质出来。

4．（2018·河南郑州一中高二期中）花粉植株是体细胞遗传研究和突变育种的理想材料。

下面是培育四季柑桔（2N＝18）花粉植株的过程示意图，有关叙述错误的是（　　）

A．花粉植株培育的原理是花粉粒细胞具有全能性，其技术是植物组织培养

B．过程③是细胞再分化，其根本原因是基因选择性表达

C．四种培养基所含植物激素的种类和比例有差异

D．观察处于分裂中期的四季柑桔花粉植株根尖细胞，可观察到18条染色体

答案：

D

5．（2018·江苏南京期中）如图为植物组织培养的基本过程，则制备人工种子及生产治疗烫伤、割伤的药物——紫草素，应分别选用编号（　　）

①外植体

②愈伤组织

③胚状体―→④植株

A．④②B．③②

C．③④D．④③

解析：

选B。

人工种子是指将已分化的胚状体等用合适的人工薄膜进行包裹得到的种子；获取细胞产物紫草素只需培养到愈伤组织阶段，无需获得植株。

6．（2018·安徽淮北模拟）红豆杉是濒危植物，其树皮产生的紫杉醇对癌症有一定的疗效。

如图是红豆杉植株组织培养和细胞培养的流程图。

请据图回答下列问题：

（1）图中②为愈伤组织，通过B过程可最终产生新的植株，通过C过程可产生大量细胞，则图中A、B、C分别表示的过程为______________________________________。

其中B过程的实质是________________________________________________。

（2）对⑤的培养一般要采用________培养基，并要不断通入无菌空气并进行搅拌，其目的是_______________________________________________________。

（3）对⑤的培养可获得代谢产物——紫杉醇，但培养后期紫杉醇产量下降，其原因包括________________________________________________等。

（4）若①是红豆杉（基因型为DdTt）的花药，可选用________（填编号）制成人工种子，该“种子”萌发的幼苗用______处理，可快速获得纯种植株，该植株的基因型为______________。

解析：

图中①为红豆杉离体的植物器官、组织或细胞（外植体），②为愈伤组织，③为试管苗（胚状体），④为植物体，⑤为大量的红豆杉细胞；再分化的实质是细胞内基因的选择性表达。

⑤的培养目的是使细胞快速增殖，一般采用液体培养基进行培养，在培养过程中通入无菌空气是为了保证细胞生长过程中氧气的供应，不断搅拌的目的是让细胞和培养液充分接触；液体培养的后期，由于细胞代谢产物的积累，以及营养物质的消耗，导致活细胞数量减少，其代谢产物减少；红豆杉的花药经培养可获得单倍体，再经秋水仙素处理，可使染色体加倍，快速获得纯种植株；如果亲本的基因型为DdTt，则获得的纯种植株的基因型有DDTT、DDtt、ddTT、ddtt四种。

答案：

（1）脱分化、再分化、有丝分裂　基因的选择性表达

（2）液体　保证氧气的供应、使细胞和培养液充分接触

（3）活细胞数量减少，某些代谢产物的积累

（4）③　秋水仙素　DDTT、DDtt、ddTT、ddtt

7．（2018·湖北七市联考）育种工作者利用不同的方法进行了如下四组实验。

请据图回答问题：

（1）图中Ⅰ过程由番茄韧皮部细胞形成幼苗A的过程需要经过____________两个关键步骤，该过程依据的原理是_____________________________。

（2）植物组织培养除了需要提供一定的营养、________、温度和光照外，还必须在________的条件下进行。

（3）已知番茄的红果（Y）对黄果（y）为显性，少室（M）对多室（m）为显性，控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。

用红果多室（Yymm）番茄植株的花粉进行Ⅱ、Ⅲ有关实验，则Ⅱ过程中，从花粉形成幼苗B所进行的细胞分裂方式是________________________。

Ⅲ过程中植物体C的基因型为____________________________________。

（细胞A为两两融合细胞）

（4）图Ⅲ、Ⅳ过程中需要去除细胞壁，获得具有活力的________________________。

（5）在图中Ⅳ过程中，经过鉴别和筛选后，通常植物体D能表现出两个亲本的遗传性状，根本原因是_________________________________________________________________。

解析：

（1）图中Ⅰ为植物组织培养过程，需要经过脱分化和再分化两个关键步骤，其原理是植物细胞的全能性。

（2）植物组织培养除了需要提供一定的营养、植物激素（生长素、细胞分裂素）、温度和光照外，还必须在无菌的条件下进行。

（3）Ⅱ过程中，从花粉形成幼苗B所进行的细胞分裂方式是有丝分裂。

红果多室（Yymm）番茄植株产生的花粉基因型为Ym、ym，故Ⅲ过程中植物体C的基因型为YYmm、Yymm或yymm。

（4）植物体细胞杂交时，要用纤维素酶和果胶酶去掉细胞壁，获得原生质体。

（5）图中Ⅳ过程中经植物体细胞杂交获得的植株具有两个亲本的遗传物质，能表现出两个亲本的遗传性状。

答案：

（1）脱分化和再分化　植物细胞的全能性

（2）植物激素（生长素、细胞分裂素）　无菌

（3）有丝分裂　YYmm或Yymm或yymm

（4）原生质体

（5）具有两个亲本的遗传物质

[课时作业]

一、选择题

1．（2018·徐州高二检测）生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒种苗，该过程不涉及细胞的（　　）

A．有丝分裂　　　　　　B．减数分裂

C．细胞脱分化D．细胞再分化

解析：

选B。

该过程是植物组织培养技术，包括两个重要的阶段：

细胞脱分化和细胞再分化。

因为只是培育到“种苗”阶段，故整个过程只有植物的营养生长，细胞增殖方式只是有丝分裂，减数分裂方式要等到植株开花结实进行生殖生长时才会出现。

2．（2018·河北邢台高二期末）如图表示利用细菌中抗虫基因培育抗虫玉米的过程，其中①～⑧表示操作步骤，a、b表示分子，c～e表示培养过程，其中d过程表示细菌与玉米细胞混合培养。

下列有关叙述正确的是（　　）

A．用到限制酶和DNA连接酶的是步骤①②

B．步骤④进行前需使细菌处于感受态

C．步骤⑤的主要目的是培养细菌

D．步骤⑦和⑧是脱分化和再分化

解析：

选B。

①表示目的基因的获取，需要用到限制酶，②切割质粒产生黏性末端的过程，也需要用到限制酶，这两个过程都不需要DNA连接酶，A错误；将目的基因导入农杆菌细胞时需要采用感受态转化法，即步骤④进行前需使细菌处于感受态，B正确；步骤⑤是通过农杆菌的繁殖来扩增目的基因，C错误；步骤⑦表示植物组织培养过程，包括脱分化和再分化两个过程；⑧表示植物的生长发育过程，D错误。

3．人工种子是人们模仿天然种子的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制得，也可以用通过试管培养的花粉或胚囊制得，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、结子困难等问题

B．培育胚状体运用了植物组织培养技术

C．同一种植物的“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体现了细胞的全能性

解析：

选C。

体细胞胚是由植物的体细胞经脱分化和再分化形成的，花粉胚是由花粉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为2∶1。

4．（2018·海淀高二检测）如图表示四倍体兰花叶片通过植物组织培养形成植株的过程，相关叙述中正确的是（　　）

A．②阶段和③阶段会发生减数分裂

B．①阶段需生长素而③阶段需细胞分裂素

C．①阶段有细胞增殖但无细胞分化

D．此兰花的花药离体培养所得植株为二倍体

解析：

选C。

整个组织培养的过程不会出现减数分裂，A项错误；培养基中两种植物激素混合使用，只是不同的阶段激素配比有所不同，B项错误；①阶段是脱分化阶段，没有细胞分化，只有有丝分裂，C项正确；虽然四倍体植株产生的花粉细胞内有两个染色体组，但经过花药（粉）离体培养得到，依然叫单倍体植株，由含有两个染色体组的受精卵或体细胞（经植物组织培养）发育而来的植株才叫二倍体，D项错误。

5．（2018·天津十二校联考）下面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（　　）

①

②

③―→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是二倍体植物的花粉，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

解析：

选D。

若①是来自不同植物体细胞融合的杂种细胞，则该细胞含有不同植物的遗传物质，因此④可能出现不同植物的遗传特性，A正确；若①是二倍体植物的花粉，则④是经花药离体培养获得的单倍体植株，其再经染色体加倍后可得到稳定遗传的品种（纯种），B正确；若①是人参细胞，则②是该人参细胞脱分化形成的愈伤组织，要提高细胞产物人参皂甙的产量，对②进行扩大培养即可，C正确；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。

6．（2018·河北唐山一中月考）如图所示是利用植物体细胞杂交技术培育新植株的过程，植物细胞A和B分别来源于二倍体植物甲和乙。

下列有关分析正确的是（　　）

A．过程①需要将植物细胞A和B置于含纤维素酶和果胶酶的低渗溶液中

B．过程②要用聚乙二醇等诱导原生质体a、b融合，主要依据的原理是细胞膜具有选择透过性

C．将杂种细胞c培育成新植物体过程中需要根据生长发育进程更换培养基

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，不可育

解析：

选C。

过程①为去除细胞壁，将植物细胞A和B置于含有纤维素酶和果胶酶的低渗溶液中，去除细胞壁后得到的原生质体易吸水涨破，A错误；过程②用聚乙二醇等诱导原生质体a、b融合，依据的原理是细胞膜的流动性，B错误；将杂种细胞c培育成新植物体过程中，不同的发育阶段需要用不同的培养基，C正确；最终得到的植株相对于甲、乙来说，染色体数目有差异，但由于甲、乙都是二倍体植物，所以理论上得到的杂种植株是可育的，D错误。

7．（2018·太原外国语学校高二月考）SOD是一种抗氧化酶，它能催化O

形成H2O2，增强植物的抗逆性。

下图为培育农作物新品种的一种方式。

以下叙述正确的是（　　）

A．①过程中最常用的方法是采用显微注射技术将SOD基因导入植物细胞

B．②③分别表示脱分化、再分化过程，均无需严格的无菌操作就可以完成

C．利用植物组织培养生产SOD时，需要将外植体培养到胚状体

D．该育种方式利用了细胞工程和基因工程，能体现细胞的全能性

答案：

D

8．（2018·福建八县一中高二期末）如图为利用体细胞诱变获得抗除草剂白三叶草新品种的过程。

下列有关叙述错误的是（　　）

A．过程①②培养基配方中，植物生长调节剂的浓度比例不同

B．白三叶草愈伤组织和胚状体的细胞中RNA种类和数量相同

C．将过程②形成的胚状体制成人工种子可在短期内得到大量种苗

D．过程③常采用的方法是向白三叶草幼苗喷洒一定浓度的除草剂

解析：

选B。

①为脱分化过程，②为再分化过程，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，特别是生长素和细胞分裂素的协同作用在组织培养过程中非常重要，所以过程①②培养基配方中，植物生长调节剂的浓度比例不同，A正确；白三叶草愈伤组织和胚状体的细胞中DNA种类相同，但由于细胞选择表达的基因不同，因此它们所含RNA种类和数量不同，B错误；人工种子是通过植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，通过人工薄膜包装得到的种子。

因此，将过程②形成的胚状体制成人工种子可在短期内得到大量种苗，C正确；由于基因突变具有多害少利性和不定向性，需要进行检测与筛选，因此③常采用的方法是向白三叶草幼苗喷洒一定浓度的除草剂，D正确。

9．（2018·甘肃天水甘谷一中高二期中）如图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径，下列相关叙述正确的是（　　）

A．①过程是脱分化，②过程是再分化

B．②过程中需用一定浓度的胰蛋白酶处理愈伤组织

C．③过程需使用固体培养基，有利于细胞增殖

D．图示过程体现了植物细胞的全能性

答案：

A

二、非选择题

10．（2018·长春高二检测）人工种子是人们模仿天然种子的结构制造出来的生命有机体，它能像种子一样萌发生长，长成植物。

人工种子的核心部件是个被外层物包裹的具有类似于胚功能的胚状体。

将胚状体包裹在一个能提供营养的胶质中，便成了所谓的“人工种子”。

据此回答下列问题：

（1）人工种子依据的原理是________________，培育胚状体利用了______________技术。

（2）包裹胚状体的胶质可看作自然种子的哪部分结构？

________________________________________________________________________。

（3）如果外植体是植物的茎尖，通过①的处理可使细胞彼此分离，①过程中可加入的是（　　）

A．蛋白酶B．淀粉酶

C．果胶酶D．胰蛋白酶

（4）②过程表示脱分化过程，其实质是____________________________；③表示再分化过程，其实质是________________________。

（5）由人工种子萌发成的植株是否可育？

________。

解析：

（1）人工种子能发育成完整植株，说明其细胞内含有个体发育所需要的全套遗传物质，因此依据的原理是植物细胞的全能性，人工种子是经过植物组织培养技术得到的。

（2）包裹胚状体的胶质有保护胚状体的作用，同时又可以为胚状体提供营养物质，所以可看成种皮及胚乳或子叶。

（3）使植物细胞彼此分离可以使用纤维素酶和果胶酶，因为植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。

（4）脱分化的实质是使细胞恢复分裂能力，而再分化的实质是基因的选择性表达。

（5）人工种子是否可育取决于培育胚状体所用的材料。

答案：

（1）植物细胞的全能性　植物组织培养

（2）种皮及提供营养的胚乳或子叶

（3）C

（4）使细胞恢复分裂能力　基因的选择性表达

（5）不一定

11．（2018·山东昌乐二中高二模拟）如图为利用生物技术获得生物新品种的过程示意图。

据图回答：

（1）在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因（kanR）常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。

图乙为获得抗虫棉技术的流程。

图中将目的基因导入植物受体细胞采用的方法是____________。

C过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外，还必须加入____________。

（2）随着科技发展，获取目的基因的方法也越来越多，若图乙中的“抗虫基因”是利用图甲中的方法获取的，该方法称为____________。

图中①过程与细胞中DNA复制过程相比，该过程不需要____________酶。

③是在____________（填“酶”的名称）作用下进行延伸的。

（3）检测目的基因是否转录出mRNA的具体方法是使用____________与提取出的____________做分子杂交。

（4）离体棉花叶片组织经C、D、E成功地培育出了转基因抗虫植株，此过程涉及的细胞工程技术是____________________，该技术的原理是____________。

（5）科学家将植物细胞培养得到____________，包上人工种皮，制成了神奇的人工种子，以便更好地大面积推广培养。

答案：

（1）农杆菌转化法　卡那霉素　

（2）PCR技术　DNA解旋　热稳定性DNA聚合酶（Taq酶）　（3）标记的目的基因　mRNA分子　（4）植物组织培养　细胞的全能性　（5）胚状体（或答“不定芽”“顶芽”“腋芽”等）

12．（2018·吉林梅河口五高二月考）下图表示由甲、乙两种植物逐步培育出戊植株的过程，请据图回答下列问题：

（1）通过Ⅰ过程培育出丙种植物的方法有以下两种：

方法一：

将甲、乙两种植物杂交得到基因型为________的植株，并在________期用________（化学物质）处理，从而获得基因型为bbDD的丙种植物。

方法二：

先取甲、乙两种植物的________，利用________________处理，获得具有活力的________；然后诱导融合、筛选出杂种细胞；最后将该杂种细胞通过________________技术培育出基因型为bbDD的丙种植物。

此种育种方法的优点是________________。

（2）由丙种植物经Ⅱ过程培育成丁植株，发生的变异属于________________；将丁植株经Ⅲ培育成戊植株的过程，在育种上称为________。

（3）通过图中所示育种过程，________（填“能”或“否”）增加物种的多样性。

答案：

（1）bD　幼苗　秋水仙素　体细胞　纤维素酶和果胶酶　原生质体　植物组织培养　克服了不同生物远缘杂交（不亲和）的障碍　

（2）染色体结构的变异（染色体易位）　诱变育种　（3）能

13．（2018·湖南师大附中模拟）下面是培育柑桔耐盐植株的实验流程，请据此作答：

茎段―→愈伤组织

―→耐盐植株

（1）此项技术叫____________，其优点是：

____________________________________。

（2）由茎段到愈伤组织这一过程叫________________________，由挑选生长的愈伤组织到耐盐植株这一过程叫____________。

（3）对愈伤组织进行了两次处理，处理1中γ射线照射的目的是______________，用γ射线不直接处理茎段而是处理愈伤组织，原因是________________________；处理2中添加的物质X为____________，其目的是____________________________。

（4）该技术也被广泛应用于其他作物的育种中，在培育白菜—甘蓝，三倍体无子西瓜、农杆菌转化法获得抗虫棉中，需用到植物组织培养技术的是____________。

答案：

（1）植物的组织培养技术　可以防止植物病毒的危害；保持亲本的优良性状；短时间内大量快速进行繁殖等

（2）脱分化　再分化

（3）诱导基因突变　愈伤组织细胞处于不断地分裂状态，易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变

氯化钠　挑选出耐盐的愈伤组织

（4）培育白菜—甘蓝、农杆菌转化法获得抗虫棉

14．（2018·哈师大附中高二期中）如图所示为培育农作物新品种的过程示意图。

请据图回答下列问题：

（1）图示育种过程涉及的生物工程技术有________________________________。

图中③⑤过程分别称为____________________________________。

（2）图中从愈伤组织到形成完整的新品种植株的途径有两条，具体通过哪条途径主要取决于培养基中的____________（写激素名称）的浓度配比。

用植物组织培养的方法制作的人工种子，其形成要用到图中的X________（写结构名称），⑩的主要作用是________________。

（3）图示④⑤⑥⑧育种方法与传统杂交育种相比，具有的优点是______________。

（4）若要从大量培养的新品种愈伤组织中提取某种活性物质，则哪项条件是不需要的？

________。

A．消毒灭菌B．充足光照

C．适宜温度D．适宜养料和激素

解析：

（1）由以上分析可知，图示育种过程涉及到的生物工程技术有基因工程、植物体细胞杂交技术。

图中过程③表示将目的基因导入受体细胞，⑤表示脱分化过程。

（2）图中从愈伤组织到形成完整的新品种植株的途径有两条，具体通过哪条途径主要取决于培养基中的生长素和细胞分裂素的浓度配比。

人工种子是指通过植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，通过人工薄膜包装得到的种子。

因此，用植物组织培养的方法制作的人工种子，其形成要用到图中的X胚状体。

⑩表示人工胚乳，其主要作用是提供胚状体发育所需的营养。

（3）图示④⑤⑥⑧（植物体细胞杂交）育种方法与传统杂交育种相比，具有的优点是克服远缘杂交不亲和障碍。

（4）愈伤组织不含叶绿体，不能进行光合作用，因此从大量培养的新品种愈伤组织中提取某种活性物质时，不需要充足的光照条件。

答案：

（1）基因工程、植物体细胞杂交（植物组织培养）　将目的基因导入受体细胞、脱分化　

（2）生长素和细胞分裂素　胚状体　提供胚状体发育所需的营养　（3）克服远缘杂交不亲和障碍　（4）B