2020_2021学年新教材高中生物第2章细胞工程1.2植物细胞工程的应用作业含解析新人教版选择性必修3

1、植物细胞工程的应用(20分钟70分)一、选择题(共7小题,每小题5分,共35分)1.人们利用植物的快速繁殖技术来进行工厂化生产,这是利用了该项技术的哪一特点()A.操作简单B.使优良性状组合在一起C.培育新的性状D.高效性和保持种苗的优良遗传特性【解析】选D。植物组织培养操作烦琐,选项A错误;植物组织培养为无性繁殖,能保持亲本的优良特性,但不能使优良性状组合在一起,也不能培育新的性状,选项B、C错误;植物的快速繁殖技术既能实现高效、快速繁殖,又能够保持植物优良品种的遗传特性,选项D正确。2.为给工厂化繁殖脱毒甘薯苗提供技术支持,科研人员利用植物组织培养技术研究甘薯茎尖(外植体)大小对诱导分化苗

2、和脱毒苗的影响,结果如表所示,下列相关叙述错误的是()茎尖大小外植体数/个分化苗数/苗脱毒苗数/苗小于0.3 mm20110.30.5 mm20107大于0.5 mm20134A.不同培养阶段培养基中激素种类和比例应适时调整B.脱分化过程中应给予充足光照使其进行光合作用C.本实验的自变量为茎尖的大小D.0.30.5 mm 大小的茎尖有利于脱毒甘薯苗的培养【解析】选B。不同培养阶段培养基中激素种类和比例应适时调整,如生长素与细胞分裂素的比例升高,利于根的分化;比例下降,利于芽的分化,A正确;脱分化过程中不需要光照,B错误;实验中茎尖的大小为自变量,脱毒苗的数量为因变量,C正确;由图可知,0.30

3、.5 mm 大小的茎尖,脱毒苗的数目最多,故有利于脱毒甘薯苗的培养,D正确。3.如图是对基因型为Aabb的玉米所作的处理,据图分析下列叙述错误的是()A.过程a所采取的技术手段是花药离体培养B.过程b用秋水仙素处理后可以得到4种基因型的玉米植株C.c和d分别是脱分化和再分化过程D.图中过程a或过程c、d能够说明植物细胞具有全能性【解析】选B。过程a由花粉粒变为单倍体植株,一定要经过花药离体培养,A正确;基因型为Aabb的玉米能产生2种基因型的花粉:Ab和ab,经花药离体培养后可得到2种单倍体幼苗,幼苗再经秋水仙素处理后得到AAbb和aabb 2种基因型的可育玉米,B错误;c是脱分化,d是再分化

4、,C正确;过程a和c、d是植物细胞培育成了植物个体,所以能够说明植物细胞具有全能性, D正确。4.玉米是一种主要的农作物,为了提高玉米的产量,科学家在玉米育种和栽培中作了大量的研究。如图是关于玉米培养的过程,据图判断下列说法错误的是()A.从繁殖原理上分析,AD属于无性生殖B.植株D和G中的染色体组数不同C.EG不能体现细胞的全能性D.EF过程中获得的植株一般不直接用于大田生产【解析】选C。AD是植物组织培养过程,从繁殖原理上分析,属于无性生殖,A正确;植株D是二倍体植株,植株G是单倍体植株,体内的染色体组数不同,B正确;EG表示花药离体培养形成单倍体幼苗的过程,该过程体现了植物细胞的全能性,

5、C错误;EF过程中获得的植株是单倍体植株,高度不育,一般没有直接的使用价值,D正确。5.青蒿素是从植物黄花蒿的叶片中所提取的一种代谢产物,而茎及其他部位中的青蒿素含量极其微小,下列关于利用植物组织培养生产青蒿素的叙述中,正确的是()A.在黄花蒿组织培养过程中不需给予光照B.加入大量生长素可提高青蒿素的产量C.可通过大量培养愈伤组织以直接获得青蒿素D.可大规模栽培组织培养苗以获取药用成分【解题关键】解答本题需明确以下两点:(1)诱导形成愈伤组织需避光培养,原因是在有光时往往形成维管组织,而不形成愈伤组织。(2)愈伤组织再分化成胚状体时需要光照,原因是叶绿素的合成需要光照;试管苗需要进行光合作用制

6、造有机物提供营养物质。【解析】选D。植物组织培养包括脱分化和再分化两个过程,其中脱分化过程不需要光照,而再分化过程需要光照,选项A错误;组织培养过程中,生长素对脱分化和再分化过程具有调节作用,但不能直接提高青蒿素的产量,选项B错误;青蒿素是从植物黄花蒿的叶片中所提取的一种代谢产物,而茎及其他部位中的青蒿素含量极其微小,因此通过大量培养愈伤组织不能直接获得青蒿素,选项C错误;可大规模栽培组织培养苗以获取药用成分,选项D正确。 6.研究人员在柑橘中发现一棵具有明显早熟特性的变异株, 决定以此为基础培育早熟柑橘新品种。下列叙述错误的是()A.要判断该变异株的育种价值,首先要确定它的遗传物质是否发生了

7、变化B.若该变异株是个别基因的突变体,可采用连续自交的方法,使早熟基因逐渐纯化,培育出新品种C.若欲加快育种进程,可采集变异株的花药进行离体培养,即可获得高度纯合的新品种D.若该变异株是染色体数目变异株,减数分裂时同源染色体可能配对紊乱,可采用植物组织培养方法获得新品种【解析】选C。要判断该变异株的育种价值,首先要确定它的遗传物质是否发生了变化,若其遗传物质改变,说明其为可遗传变异,A正确;若该变异株是个别基因的突变体,可通过连续自交,提高纯合子的比例,培育新品种,B正确;花药离体培养的植株为单倍体,高度不育,C错误;若该变异株是染色体数目变异株,减数分裂时同源染色体可能配对紊乱,不能通过有性

8、生殖进行繁殖,可采用无性生殖,如植物组织培养方法获得新品种,D正确。【补偿训练】下列关于植物细胞工程实际应用的叙述,不正确的是()A.快速繁殖技术的原理是植物细胞的全能性B.利用茎尖组织培育的幼苗一定全是脱毒幼苗C.利用人工种子繁殖优良品种不会出现性状分离D.未脱毒马铃薯的产量往往比脱毒马铃薯的产量低【解析】选B。植物快速繁殖技术就是利用植物组织培养技术,所以其原理是细胞的全能性,A正确;利用茎尖组织培育的幼苗不一定全是脱毒幼苗,B错误;人工种子是利用植物组织培养得到的,一般利用植物的体细胞进行植物组织培养得到人工种子,则该人工种子繁殖属于无性生殖,所以不会出现性状分离,C正确;未脱毒马铃薯的

9、产量比脱毒马铃薯的产量低,D正确。7.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.利用组织培养技术获得人工种子,能保持亲本的优良性状C.利用细胞培养技术获得紫草宁,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“萝卜-甘蓝”植株,克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍【解析】选A。利用组织培养技术培育脱毒苗,可以获得不带有病毒的植株,但品种未发生改变,也没有转入抗病毒基因,因而不具有抗病毒能力,选项A错误;利用植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料,经过人工薄膜包装得到的种子即为人工种子,人工种子可以保持亲本的优

10、良特性,克服种子生产的季节、气候和地域限制,选项B正确;组织培养技术除了在农业上的应用外,还广泛应用于另一个重要的领域,即细胞产物的工厂化生产,目前三七、紫草和银杏的细胞产物已经实现了工厂化生产,选项C正确;利用植物体细胞杂交技术获得“萝卜-甘蓝”植株,是将两种植物的体细胞在一定条件下融合成杂种细胞,并培育成新的植物体,该项研究克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍,取得了重大突破,选项D正确。二、非选择题(共2小题,共35分)8.(15分)应用植物组织培养技术,不仅可以实现种苗的快速繁殖、培育无病毒植株,也可以加快作物及苗木育种。下面是培育橘耐盐植株的实验流程: 回答下列问题:(1)愈伤组织是由

11、离体的茎段经_过程形成的,此时愈伤组织细胞_(填“具有”或“不具有”)细胞的全能性,愈伤组织经过_过程形成耐盐植株。在植物组织培养的培养基中除无机营养成分、有机营养成分、琼脂外,还需要添加_。(2)对愈伤组织进行了两次处理,处理1中射线照射的目的是_,用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_。(3)植物组织培养技术也被广泛应用于其他作物的育种中。在培育白菜甘蓝、三倍体无子西瓜中,用到植物组织培养技术的是_。【解析】(1)愈伤组织是离体的茎段脱分化形成的,每个细胞都脱离了原来的分化状态,都具有全能性,愈伤组织经过再分化过程才能形成植株,在植物组织培养过程中,除了加

12、入营养之外,还要加入植物激素,因为植物激素在脱分化和再分化过程中起重要作用。(2)对愈伤组织进行了两次处理,处理1中使用射线照射的目的是使愈伤组织发生突变,射线不直接处理茎段而是处理愈伤组织的原因是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的影响而产生突变。处理2的目的是筛选出耐盐特性的愈伤组织,因此需加入氧化钠。(3)白菜甘蓝形成的过程中,先要形成杂种细胞,再由杂种细胞形成杂种植株,所以会用到植物组织培养技术,三倍体无子西瓜需要进行秋水仙素处理和杂交,不需要植物组织培养技术。答案:(1)脱分化具有再分化植物激素(2)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的

13、影响而产生突变氯化钠(3)培育白菜-甘蓝9.(20分)下图为几种育种方法示意图,据图回答:(1)方向所示的途径表示_育种,过程所示的育种方法是_。(2)过程常用的方法是_,过程中采用方法有_(填两项)。(3)过程发生在生物个体发育的_时期。经过的选育,得到具有新基因的种子或幼苗,由此培育出的新品种具有某一优良性状,若要将该性状稳定快速地遗传下去,运用生物技术的解决办法是_。 (4)过程所代表的生物技术涉及两项重要步骤是_、_。假设甲种植物是四倍体,乙种植物是二倍体,则人工种子萌发长成的植物是几倍体?_。【解析】(1)据图分析,所示途径为杂交育种,途径为单倍体育种。(2)是花药离体培养过程,阶段

14、是用秋水仙素处理或低温诱导单倍体幼苗,而属于多倍体育种,用秋水仙素处理或低温诱导萌发的种子或二倍体幼苗。(3)阶段属于诱变育种,通常用物理或化学的方法来处理处于分裂间期的细胞,此时DNA复制更容易引起基因突变;通过植物组织培养技术可以将植物细胞的突变基因快速稳定地遗传下去。(4)属于植物体细胞杂交技术流程,需要经过植物细胞的融合、杂种细胞的组织培养等阶段。植物体细胞杂交得到的杂种植株的体细胞的染色体组数(N)=甲种植物染色体组数(n1)+乙种植物染色体组数(n2),则杂种植株属于异源N倍体。 答案:(1)杂交多倍体育种 (2)花药离体培养秋水仙素处理或低温诱导 (3)任何植物组织培养技术(或快

15、速繁殖) (4)植物细胞融合植物组织培养(异源)六倍体(10分钟30分)1.(8分)(不定项)花粉植株是遗传研究和突变育种的理想材料。下面是培育四季柑橘(2N=18)花粉植株的过程示意图,有关叙述不正确的是()取花蕾并消毒取花粉粒,接种到培养基A愈伤组织接到培养基B丛芽转接到培养基C单倍体植株A.过程均存在细胞分裂和细胞分化B.由图可推测培养基B中的细胞分裂素的比例高于生长素的比例C.图中获得的花粉植株高度不育,表明花粉细胞不具有全能性D.处于分裂中期的四季柑橘单倍体植株根尖细胞有18条染色体【解析】选A、C、D。在脱分化过程中不存在细胞分化,A错误; 过程是细胞再分化,诱导丛芽产生时应适当提

16、高细胞分裂素的比例,B正确;花粉细胞培育成单倍体植株,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,C错误;观察处于分裂中期的四季柑橘花粉植株根尖细胞,其染色体数和中期体细胞相同为9条,D错误。【实验探究】2.(22分)紫杉醇是红豆杉细胞中产生的一种高效抗癌物质,在植物体中含量极低。为取代从天然植株中提取紫杉醇的方式,可通过植物组织培养和细胞培养技术来获取,其过程为获取红豆杉外植体消毒诱导愈伤组织细胞培养提取紫杉醇。回答下列问题:(1)获取的外植体首先要通过_过程培养出愈伤组织。如表为四种不同外植体在相同培养条件下诱导愈伤组织的实验结果,由表中结果可知诱导愈伤组织较适宜的两种外植体分

17、别是_。外植体愈伤组织体积诱导率/%不带叶茎段很大99.5带叶茎段很小90叶片很小20成熟胚较大80注:诱导率(%)=(形成的愈伤组织数量/接种的外植体数量)100%(2)将愈伤组织接种到适宜培养液中进行细胞培养,细胞培养的过程_(填“体现”或“未体现”)细胞的全能性,理由是_。据下图分析2,4-D对细胞生长和紫杉醇合成的作用分别是_,为获得最大紫杉醇总产量,最适合的2,4-D浓度应为_( 填“0.5”“1.0”或“2.0”)mg/L。(3)与从天然植株中提取相比,利用上述技术生产紫杉醇的重要意义是_(答出两点)。【解析】(1)外植体脱分化可培育出愈伤组织。由表中结果可知诱导愈伤组织较适宜的两

18、种外植体应该是体积较大,且诱导率较高的,分别是不带叶茎段和成熟胚。(2)将愈伤组织接种到适宜培养液中进行细胞培养,细胞培养的过程最终培养出的是细胞,而不是完整的生物个体,因此,未体现细胞的全能性。据图分析可知,2,4-D促进细胞生长,抑制紫杉醇的合成,为获得最大紫杉醇总产量,最适合的2,4-D浓度应为 1.0 mg/L,若2,4-D浓度为0.5 mg/L,则细胞生长速率太慢,若2,4-D浓度为 2.0 mg/L,则紫杉醇含量太低。(3)若从天然植株中提取紫杉醇,会破坏红豆杉树木,若用植物组织培养技术,在短时间内就能培育大量的愈伤组织,经过细胞培养,可以获取大量的紫杉醇,利用上述技术生产紫杉醇的重要意义是提高了紫杉醇的产量;保护了红豆杉资源。答案:(1)脱分化不带叶茎段、成熟胚(2)未体现此过程中细胞没有再分化,没有发育成完整植株促进细胞生长,抑制紫杉醇合成1.0(3)提高了紫杉醇的产量,保护了红豆杉资源【补偿训练】紫杉醇是从红豆杉树皮中提取的高效抗癌物质,细胞培养生产紫杉醇是扩大紫杉醇来源的重要途径。如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