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届高考生物第六单元专题十五染色体变异与育种

专题十五 染色体变异与育种

题组1 染色体变异

1.[2017江苏,19,2分]一株同源四倍体玉米的基因型为Aaaa,其异常联会形成的部分配子也可受精形成子代。

下列相关叙述正确的是(  )

A.题图表示的过程发生在减数第一次分裂后期

B.自交后代会出现染色体数目变异的个体

C.该玉米单穗上的子粒基因型相同

D.该植株花药培养加倍后的个体均为纯合子

2.[2016江苏,14,2分]图中甲、乙两个体的一对同源染色体中各有一条发生变异(字母表示基因)。

下列叙述正确的是(  )

甲乙

A.个体甲的变异对表型无影响

B.个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常

C.个体甲自交的后代,性状分离比为3∶1

D.个体乙染色体没有基因缺失,表型无异常

3.[2015海南,21,2分]关于基因突变和染色体结构变异的叙述,正确的是(  )

A.基因突变都会导致染色体结构变异

B.基因突变与染色体结构变异都导致个体表现型改变

C.基因突变与染色体结构变异都导致碱基序列的改变

D.基因突变与染色体结构变异通常都用光学显微镜观察

4.[2014江苏,7,2分]下列关于染色体变异的叙述,正确的是(  )

A.染色体增加某一片段可提高基因表达水平,是有利变异

B.染色体缺失有利于隐性基因表达,可提高个体的生存能力

C.染色体易位不改变基因数量,对个体性状不会产生影响

D.通过诱导多倍体的方法可克服远缘杂交不育,培育出作物新类型

5.[2013福建理综,5,6分]某男子表现型正常,但其一条14号和一条21号染色体相互连接形成一条异常染色体,如图甲。

减数分裂时异常染色体的联会如图乙,配对的三条染色体中,任意配对的两条染色体分离时,另一条染色体随机移向细胞任一极。

下列叙述正确的是(  )

图甲     图乙

A.图甲所示的变异属于基因重组

B.观察异常染色体应选择处于分裂间期的细胞

C.如不考虑其他染色体,理论上该男子产生的精子类型有8种

D.该男子与正常女子婚配能生育染色体组成正常的后代

题组2 育种

6.[2015广东理综,5,4分]用秋水仙素处理某二倍体植物的愈伤组织,从获得的再生植株中筛选四倍体植株。

预实验结果如表,正式实验时秋水仙素浓度设计最合理的是(  )

秋水仙素浓度(g/L)

再生植株(棵)

四倍体植株(棵)

0

48

0

2

44

4

4

37

8

6

28

11

8

18

5

10

9

2

A.0、2、3、4、5、6B.0、4、5、6、7、8

C.0、6、7、8、9、10D.0、3、6、9、12、15

7.[2014江苏,13,2分]如图是高产糖化酶菌株的育种过程,有关叙述错误的是(  )

出发菌株

挑取200个单细胞菌株

选出50株

选出5株

多轮重复筛选

A.通过图中筛选过程获得的高产菌株未必能作为生产菌株

B.X射线处理既可以引起基因突变也可能导致染色体变异

C.图中筛选高产菌株的过程是定向选择过程

D.每轮诱变相关基因的突变率都会明显提高

8.[2017北京理综,30,18分]玉米(2n=20)是我国栽培面积最大的作物,近年来常用的一种单倍体育种技术使玉米新品种选育更加高效。

(1)单倍体玉米体细胞的染色体数为    ,因此在    分裂过程中染色体无法联会,导致配子中无完整的    。

 

(2)研究者发现一种玉米突变体(S),用S的花粉给普通玉米授粉,会结出一定比例的单倍体子粒(胚是单倍体;胚乳与二倍体子粒胚乳相同,是含有一整套精子染色体的三倍体。

见图1)。

①根据亲本中某基因的差异,通过PCR扩增以确定单倍体胚的来源,结果见图2。

图1         图2

从图2结果可以推测单倍体的胚是由   发育而来。

 

②玉米子粒颜色由A、a与R、r两对独立遗传的基因控制,A、R同时存在时子粒为紫色,缺少A或R时子粒为白色。

紫粒玉米与白粒玉米杂交,结出的子粒中紫∶白=3∶5,出现性状分离的原因是   ,推测白粒亲本的基因型是   。

 

③将玉米子粒颜色作为标记性状,用于筛选S与普通玉米杂交后代中的单倍体,过程如下:

请根据F1子粒颜色区分单倍体和二倍体子粒并写出与表型相应的基因型 。

 

(3)现有高产抗病白粒玉米纯合子(G)、抗旱抗倒伏白粒玉米纯合子(H),欲培育出高产抗病抗旱抗倒伏的品种。

结合

(2)③中的育种材料与方法,育种流程应为            ;将得到的单倍体进行染色体加倍以获得纯合子;选出具有优良性状的个体。

 

9.[2014安徽理综,31,16分]香味性状是优质水稻品种的重要特性之一。

(1)香稻品种甲的香味性状受隐性基因(a)控制,其香味性状的表现是因为    ,导致香味物质积累。

 

(2)水稻香味性状与抗病性状独立遗传。

抗病(B)对感病(b)为显性。

为选育抗病香稻新品种,进行了一系列杂交实验。

其中,无香味感病与无香味抗病植株杂交的统计结果如图所示,则两个亲代的基因型是    。

上述杂交的子代自交,后代群体中能稳定遗传的有香味抗病植株所占比例为    。

 

 

(3)用纯合无香味植株作母本与香稻品种甲进行杂交,在F1中偶尔发现某一植株具有香味性状。

请对此现象给出两种合理的解释:

①    ;②    。

 

(4)单倍体育种可缩短育种年限。

离体培养的花粉经脱分化形成    ,最终发育成单倍体植株,这表明花粉具有发育成完整植株所需的    。

若要获得二倍体植株,应在    时期用秋水仙素进行诱导处理。

 

一、选择题(每小题6分,共48分)

1.[2018吉林省吉林市调研

(一),29]一对健康的夫妇结婚多年一直没有生育,医检发现女方其中一条1号染色体和一条19号染色体发生平衡易位(染色体平衡易位是指两条染色体发生断裂后相互交换,仅有位置的改变,没有可见的染色体片段的增减)。

下列叙述错误的是(  )

A.该女性体细胞中的基因型并未发生变化

B.该女性的染色体变异方式与猫叫综合征的相同

C.变异后的染色体上基因的排列顺序一定会发生改变

D.若不考虑其他变异,且在减数分裂过程中,1号、19号染色体正常分离,则该女性产生正常卵细胞的概率为1/4

2.[2018湖北部分重点中学联考

(一),33]某高秆玉米(基因型为Aa)3号染色体如图所示。

该高秆玉米自交后代中高秆∶矮秆=1∶1,出现该结果的原因可能是(  )

A.基因A、a不位于3号染色体上,3号缺失染色体纯合时致死

B.基因A、a不位于3号染色体上,含3号缺失染色体的花粉不育

C.基因A位于3号正常染色体上,3号缺失染色体纯合时致死

D.基因a位于3号正常染色体上,含3号缺失染色体的花粉不育

3.[2018皖南八校联考,19]韭菜植株的体细胞含有32条染色体。

用放射性60Co处理韭菜种子后,筛选出一株抗黄叶病的植株X,取其花药经离体培养得到若干单倍体植株,其中抗黄叶病植株占50%。

下列叙述错误的是(  )

A.低温处理植株X可获得多倍体抗黄叶病韭菜植株

B.获得抗黄叶病植株X的育种原理是基因突变

C.该单倍体植株的体细胞在有丝分裂后期有64条染色体

D.植株X连续自交若干代,纯合抗黄叶病植株的比例逐渐升高

4.[2018山西实验中学等联考,20]有关基因突变和染色体变异的叙述中正确的是(  )

A.两者都需要外界因素的诱导

B.发生基因突变或染色体变异,生物的性状必然改变

C.基因突变属于染色体变异的一种

D.诱变育种是通过基因突变在较短时间内获得优良品种

5.[2018湖北荆州质检

(一),17]下列有关“低温诱导植物染色体数目的变化”的实验条件和试剂使用的叙述中,正确的一组是(  )

①低温:

与“多倍体育种”中“秋水仙素”的作用机理相同 ②酒精:

与在“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验中的使用方法相同 ③卡诺氏液:

与“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验中“NaOH”的作用相同 ④改良苯酚品红染液:

与“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中“醋酸洋红液”的使用目的相同

A.①②B.①④C.②③D.③④

6.[2018辽宁五校联考,9]如图表示来源于四种不同生物的体细胞染色体组成,相关叙述错误的是(  )

甲     乙     丙    丁

A.四种生物都可能是单倍体

B.若甲图是四倍体,其产生的单倍体可育

C.乙图可能是个别染色体数目的增加导致的

D.丙和丁杂交,可得二倍体

7.[2018湖南师大附中模拟,19]如图为利用纯合高秆(D)抗病(E)小麦和纯合矮秆(d)感病(e)小麦快速培育纯合优良小麦品种矮秆抗病小麦(ddEE)的示意图,有关此图叙述错误的是(  )

A.图中进行过程①的主要目的是让控制不同优良性状的基因组合到一起

B.过程②中发生了非同源染色体的自由组合

C.实施过程③依据的主要生物学原理是细胞分化

D.过程④的实施中通常用一定浓度的秋水仙素

8.[2017陕西八校联考,7]无子西瓜的培育过程如图所示:

根据上述图解,结合所学过的生物学知识,判断下列叙述错误的是(  )

A.秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗的茎尖,主要是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成

B.图中四倍体植株所结的西瓜,果皮细胞内含有4个染色体组

C.用此方法培育无子西瓜的原理和获得无子番茄的原理是一致的

D.培育三倍体无子西瓜通常需要年年制种,如果应用现代生物技术可以快速进行无性繁殖

二、非选择题(共13分)

9.[2018河南郑州一中模拟,30]如图为一对雌雄果蝇体细胞的染色体图解,其中红眼(A)对白眼(a)为显性,长翅(D)对残翅(d)为显性。

如表为果蝇性染色体组成与其性别的关系,雌果蝇(XXY)产生的可育配子中性染色体有1条或2条。

请分析图和表回答以下问题:

性染色体组成

XY

XX

XXX

XXY

XO

XYY

YY

性别

雄性

雌性

超雌性(死亡)

雌性

雄性

雄性

超雄性(死亡)

(1)正常雄果蝇的一个染色体组中包含   条染色体。

 

(2)若这一对雌雄果蝇交配,则F1中的白眼残翅果蝇的基因型是    ;表现为红眼长翅的雌果蝇中杂合子所占的比例为    。

 

(3)某一次的杂交实验中,产生了一只残翅白眼雌果蝇,原因可能有以下三种:

①环境因素改变了果蝇的表现型,遗传物质未变;②亲本减数分裂过程中发生基因突变;③亲本减数分裂过程中发生染色体不分离的现象。

请设计简单的杂交实验,探究该白眼雌果蝇产生的原因。

实验步骤:

①选择    果蝇与该雌果蝇进行杂交; 

②              。

 

结果预测:

①若后代雌果蝇均表现为红眼,雄果蝇全表现为红眼或红眼∶白眼=1∶1,则为第一种原因;

②若    ,则为第二种原因; 

③若    ,则为第三种原因,且可进一步推知,减数分裂异常发生于    (填“父本”或“母本”)减数第    次分裂过程中。

 

一、选择题

1.[易错]下列关于染色体变异的叙述中,正确的是(  )

A.染色体易位包括同源染色体非姐妹染色单体之间的交叉互换和非同源染色体之间片段的交换

B.对21三体综合征患者进行染色体检查,可以看到患者的第21号染色体发生了结构变异

C.由二倍体西瓜培育三倍体无子西瓜过程中,两次获得多倍体的原理相同

D.二倍体水稻经秋水仙素处理,得到的多倍体水稻和正常二倍体水稻相比具有稻穗、米粒都较大的特点

2.图a和图b是某种生物的部分染色体发生了两种变异的示意图,图a中①和②互为同源染色体,图b中①和②、③和④互为同源染色体。

下列相关叙述中错误的是(  )

图a图b

A.图中两种变异都是染色体结构变异

B.图中的两种变异都可以为生物进化提供原材料

C.图a和图b所示的变异均可发生在减数分裂过程中

D.图b所示变异能改变基因在染色体上的排列顺序

3.下列关于育种方法的叙述,正确的是(  )

A.繁育子代植株Ⅱ的原理是染色体变异,与植株Ⅲ用到的变异原理不相同

B.杂交育种方法的优点是育种年限短

C.植株Ⅰ的优点是保持亲本的优良性状,只要出现相关的表现型就可留种

D.植株Ⅳ和植株Ⅵ都会涉及用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗

二、非选择题

4.“染色体破碎”是剧烈的染色体事件,涉及巨大的染色体断裂和重排,一般只限于一个细胞的一个或少数几个染色体,已在各种癌症和先天性疾病中被发现。

(1)染色体由    和    组成,染色体能够被醋酸洋红等   (填“酸”或“碱”)性染料染成深色。

 

(2)分析材料可知“染色体破碎”属于染色体变异中的      变异,这种变异会导致染色体上        发生改变,进而造成性状的变异。

 

(3)若“染色体破碎”发生于动物体细胞中,则该种变异   (填“能”或“不能”)遗传给子代。

在细菌细胞内   (填“能”或“不能”)发生“染色体破碎”现象。

 

(4)可遗传的生物变异,除了染色体变异之外,还包括      和生物变异的根本来源——      ,前者一般发生在减数分裂形成      时期和同源染色体分离、非同源染色体自由组合时期。

 

答案

1.B 图示的联会过程发生在减数第一次分裂前期,A项错误;由异常联会图示可知,同源染色体中的三条染色体可移到一个细胞中,而另一条染色体可移到另一个细胞中,因此,减数分裂后形成的配子中有的染色体数目异常,自交后代会出现染色体数目变异的个体,B项正确;该玉米单穗上的子粒可由不同基因型的配子结合形成,因此基因型可能不同,C项错误;该植株形成的配子中有的基因型为Aa,含这种配子的花药培养加倍后形成的个体是杂合子,D项错误。

2.B 个体甲发生了染色体结构变异中的缺失,基因数目减少,可能对表型有影响,A项错误;个体乙发生的是染色体结构变异中的倒位,变异后染色体联会形成的四分体异常,B项正确;若基因与性状不是一一对应的,则个体甲自交的后代性状分离比不是3∶1,C项错误;个体乙染色体上基因没有缺失,但染色体上基因的排列顺序发生改变,也可能引起性状的改变,D项错误。

3.C 染色体结构变异包括染色体某一片段的重复、缺失、易位或倒位,基因突变不会导致染色体结构变异,A错误;由于密码子的简并性,基因突变不一定导致个体表现型改变,B错误;基因突变由DNA分子中碱基对的增添、缺失或替换导致碱基序列的改变,染色体结构变异中的重复、缺失、易位或倒位都会导致染色体的DNA分子中碱基序列的改变,C正确;基因突变在光学显微镜下观察不到,染色体结构变异可用光学显微镜直接观察到,D错误。

4.D 染色体增加某一片段不一定是有利的,A项错误。

若显性基因随染色体的缺失而丢失,可有利于隐性基因表达,但隐性基因的表达不一定能提高个体的生存能力,B项错误。

染色体易位不改变基因数量,但会对个体性状产生影响,且大多数染色体结构变异对生物体是不利的,C项错误。

不同物种可以通过杂交获得不育的子一代,然后经秋水仙素诱导得到可育的多倍体,从而培育出生物新品种,D项正确。

5.D 图甲所示的变异属于染色体变异,A项错误;观察异常染色体应选择处于分裂中期的细胞,因为此时染色体的形态固定、数目清晰,B项错误;若不考虑其他染色体,根据“配对的三条染色体中,任意配对的两条染色体分离时,另一条染色体随机移向细胞任一极”可知,理论上该男子产生的精子类型有“只含有14号染色体”“只含有21号染色体”“含有14号染色体和21号染色体”“含有异常染色体和14号染色体”“含有异常染色体和21号染色体”“只含有异常染色体”,共计6种,C项错误;当异常染色体与14号染色体分离时,21号染色体有可能与14号染色体一起移向一极,则含有14号染色体和21号染色体的精子与正常卵子结合,可以发育为染色体组成正常的后代,D项正确。

6.B 预实验的目的是探索实验的条件,检验实验设计的科学性和可行性,根据预实验的结果,当秋水仙素的浓度为6g/L时,效果最好,当秋水仙素的浓度为4g/L和8g/L时效果次之,故在正式实验时秋水仙素浓度应设计在4~8g/L,B项正确。

7.D 题图育种过程为诱变育种。

因未进行酶活性检测等,故该过程获得的高产菌株不一定符合生产要求,A正确;X射线处理等物理因素既可以引起基因突变也可能引起染色体变异,B正确;题图筛选高产菌株的过程是定向选择符合人类特定要求菌株的过程,属于人工选择,C正确;诱变的突变率高于自发突变率,但不一定每轮诱变都是与高产相关的基因发生突变,D错误。

8.(除标明外,每空2分)

(1)10 减数 染色体组 

(2)①卵细胞 ②紫粒亲本是杂合子 Aarr/aaRr ③单倍体子粒胚的表型为白色,基因型为ar;二倍体子粒胚的表型为紫色,基因型为AaRr;二者胚乳的表型均为紫色,基因型为AaaRrr(3分) (3)G与H杂交,将所得F1为母本与S杂交,根据子粒颜色挑出单倍体(3分)

【解析】 

(1)单倍体玉米体细胞的染色体数是正常玉米的一半,即10条染色体。

由于单倍体玉米的细胞中没有同源染色体,所以在减数第一次分裂前期,无法联会;减数第一次分裂后期染色体随机进入两个子细胞中,最终导致产生的配子中没有完整的染色体组。

(2)①从图2能够看出,3和2的结果相同,说明F1单倍体胚来源于普通玉米,由母本产生的卵细胞发育而来。

②因为子代子粒中紫∶白=3∶5,说明子代中紫粒占3/8,又因为这两对基因的遗传遵循自由组合定律,3/8=(1/2)×(3/4),其中“1/2”为一对基因杂合子测交后代中某一性状所占比例,“3/4”为一对基因杂合子自交后代中显性性状所占比例,因此可推出白粒亲本的基因型为Aarr或aaRr,紫粒亲本的基因型为AaRr。

③单倍体子粒胚是由卵细胞发育而来的,基因型为ar,表型为白色;二倍体子粒胚的基因型是AaRr,表型为紫色;二者胚乳的表型均为紫色,基因型为AaaRrr。

(3)欲培育出高产抗病抗旱抗倒伏的品种,首先用两个纯合子(G和H)杂交,将得到的F1作为母本和突变体S杂交,挑选出表型为白色的单倍体子粒;然后对单倍体进行染色体加倍以获得纯合子,最后筛选出具有优良性状的个体。

9.(每空2分)

(1)a基因纯合,参与香味物质代谢的某种酶缺失 

(2)Aabb、AaBb 3/64 (3)某一雌配子形成时,A基因突变为a基因 某一雌配子形成时,含A基因的染色体片段缺失 (4)愈伤组织 全部遗传信息 幼苗

【解析】 

(1)依题意,A基因存在则无香味物质,可能是由于A基因控制合成的酶促进了香味物质的分解,而基因a不能控制合成分解香味物质的酶。

(2)依杂交结果,抗病∶感病=1∶1,无香味∶有香味=3∶1,可推知亲本的基因型为Aabb和AaBb,从而可知F1的基因型及比例为1/8AABb、1/8AAbb、1/4AaBb、1/4Aabb、1/8aaBb、1/8aabb,其中只有1/4AaBb、1/8aaBb自交后代才能获得稳定遗传的有香味抗病植株(aaBB),其所占比例为(1/4)×(1/4)×(1/4)+(1/8)×

1×(1/4)=3/64。

(3)正常情况下AA与aa杂交,F1的基因型为Aa,是无香味的,F1中出现一株有香味的植株,原因可能是发生了基因突变(即Aa变成aa),也可能是A基因缺失。

(4)离体花药经脱分化形成愈伤组织,最终形成单倍体植株,表明花粉具有发育成完整植株所需的全套遗传信息。

秋水仙素作用于萌发的种子或幼苗。

1.B 该女性体细胞中的一条1号染色体和一条19号染色体发生平衡易位,没有可见的染色体片段的增减,由此可推知其体细胞中的基因型并未发生变化,A项正确。

该女性的染色体变异方式属于染色体结构变异中的易位,而猫叫综合征的变异方式属于染色体结构变异中的缺失,B项错误。

变异后的染色体上基因的排列顺序肯定发生改变,C项正确。

该女性体细胞中的一条1号染色体和一条19号染色体发生平衡易位,说明其体细胞中还有一条正常的1号染色体和一条正常的19号染色体。

在减数分裂过程中,同源染色体分离,非同源染色体自由组合,假如不考虑其他变异,且1号、19号染色体正常分离,则该女性产生正常卵细胞的概率为(1/2)×(1/2)=1/4,D项正确。

2.D 假如基因A、a不位于3号染色体上,该高秆玉米自交则不用考虑3号染色体,自交后代高秆∶矮秆=3∶1,A、B错误。

若基因A位于3号正常染色体上,3号缺失染色体纯合时致死,则该高秆玉米自交后代均为高秆,C错误。

若基因a位于3号正常染色体上,含3号缺失染色体的花粉不育,则该高秆玉米自交后代高秆∶矮秆=1∶1,D正确。

3.C 低温处理能够抑制细胞分裂前期纺锤体的形成,从而诱导形成多倍体,因此低温处理植株X可获得多倍体抗黄叶病韭菜植株,A正确;抗黄叶病的植株X的获得是用放射性60Co处理韭菜种子的结果,育种原理是基因突变,B正确;因为韭菜植株的体细胞含有32条染色体,其单倍体细胞含有16条染色体,单倍体植株的体细胞在有丝分裂后期有32条染色体,C错误;抗黄叶病的植株X是杂合体,连续自交会提高纯合抗黄叶病植株的比例,D正确。

4.D 基因突变和染色体变异均可自然发生,A项错误;发生基因突变或染色体变异,生物的性状不一定改变,B项错误;基因突变属于分子水平的变异,染色体变异属于细胞水平的变异,C项错误;诱变育种是通过基因突变在较短时间内获得优良品种,D项正确。

5.B 低温与“多倍体育种”中“秋水仙素”的作用机理相同,都是抑制纺锤体的形成,①正确;在“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验中,使用酒精的目的是洗去经过苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ)染液染色后的浮色,在“低温诱导植物染色体数目的变化”实验中,使用酒精的目的是冲洗根尖上残留的卡诺氏液,②错误;卡诺氏液用于固定细胞的形态,在“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验中,“NaOH”的作用是吸收装置中的CO2,③错误;改良苯酚品红染液与“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中“醋酸洋红液”的使用目的相同,都是将染色体染色,④正确。

综上分析,B正确。

6.D 由配子发育而来的个体为单倍体,即四种生物都可能是单倍体,A正确。

若甲图是四倍体,其产生的单倍体含有两个染色体组,是可育的,B正确。

乙图中有一种染色体含有3条,其余都为2条,可能是个别染色体数目的增加导致的,C正确。

丙含有3个染色体组,丁含有1个染色体组,二者都不能进行正常的减数分裂,故二者都是不可育的,无法通过杂交产生二倍体,D错误。

7.C 过程①是杂交育种,主要目的是让控制不同优良性状的基因组合到一起,A正确;过程②是减数分裂形成配子,发生了非同源染色体的自由组合,B正确;过程③花药离体培养的生物学原理是植物细胞的全能性,C错误;过程④是使染色体加倍,通常用一定浓度的秋水仙素处理,D正确。

8.C 秋水仙素能抑制有丝分裂前期纺锤体的形成,导致染色体着丝点分裂后形成的染色体不能移向细胞的两极,从而形成染色体数目加倍的细胞,A正确;果皮由子房壁(体细胞)发育形成,四倍体的子房壁细胞中有4个染色体组,因此,果皮细胞中也有4个染色体组,B正确;无子西瓜的培育利用的原理是染色体数目变异,无子番茄的培育利用的原理是生长素促进果实发育,因此获取无子西瓜和无子番茄的原理不同,C错误;培育三倍体无子西瓜需要年年制种,但如果采用植物组织培养的方法进行无性繁殖,可以快速且大量繁殖三倍体植株,D正确。

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