植物细胞工程的基本技术

生物选修301植物细胞工程2.1.1植物细胞工程的基本技术题型1植物细胞的全能性刷基础1．[北京四中2019高一下期中]细胞的全能性是指()A．细胞具有各项生理功能B．已分化的细胞能恢复到分化前的状态C．已分化的细胞全部能再进一步分化D．细胞仍具有发育成完整个体的潜能解析2.1.1植物细胞工程的基本技术D由于细胞分化，每种细胞具有特定的形态、结构和生理功能，A错误；已经分化的细胞一般一直保持分化后的状态，直到死亡，具有持久性，B错误；高度分化的细胞不能进一步分化，C错误；细胞的全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能，D正确。刷基础2．[山东潍坊青州实验中学2018高二下月考]在植物体内，茎的顶端分生组织的细胞具有细胞周期，但不能表现出全能性，是因为()A．细胞核失去了全能性B．不同的细胞基因是不同的C．细胞中基因的表达有选择性D．细胞核中的基因发生了不同的变异解析2.1.1植物细胞工程的基本技术C茎顶端分生组织的细胞，其细胞核没有失去全能性，A错误；同一个体的所有体细胞都是由同一个受精卵经有丝分裂形成的，都具有相同的遗传物质，B、D错误；由于细胞中基因的选择性表达，使得茎顶端分生组织的细胞具有细胞周期，但不能表现出全能性，C正确。题型2植物组织培养的过程刷基础3．下列关于植物组织培养的叙述，正确的是()A．需要对外植体进行严格的灭菌处理，以防止杂菌污染B．在培养过程中需要给予适宜的光照，以诱导脱分化过程C．培养基中所添加的激素种类和含量对培养过程起重要的调节作用D．若制备人工种子，外植体只需培养成愈伤组织即可解析2.1.1植物细胞工程的基本技术C外植体一般只消毒，不进行灭菌处理，以保持外植体的活性，A错误；愈伤组织的诱导一般需要暗培养，B错误；培养基中所添加的激素种类和含量对培养过程起重要的调节作用，C正确；若制备人工种子，外植体需培养成胚状体，再用人工种皮包裹，D错误。刷基础4．下图表示优质玉米的培育过程，请据图判断下列说法中错误的是()A．B→E过程中细胞全能性的高低发生了改变B．C试管中形成的是高度液泡化的薄壁细胞团C．植株F一般不能直接应用于扩大种植D．植株A和F体细胞中的染色体组数相同解析2.1.1植物细胞工程的基本技术DB→C为脱分化过程，该过程中细胞的全能性增大，C→E为再分化过程，该过程中细胞的全能性降低，A正确；C试管中形成的是愈伤组织，愈伤组织由高度液泡化的薄壁细胞组成，B正确；F为单倍体植株，高度不育，因此一般不能直接应用于扩大种植，C正确；A是正常的二倍体植株，而F是花药离体培养获得的单倍体植株，两者体细胞中的染色体组数不同，D错误。刷基础5．[广东佛山一中2019高二下月考]植物组织培养依据的原理、培养过程的顺序及诱导的植物激素分别是()①体细胞全能性②离体植物器官、组织或细胞③根、芽④生长素和细胞分裂素⑤生长素和乙烯⑥愈伤组织⑦再分化⑧脱分化⑨植物体A．①、②⑧⑥⑦③⑨、④B．①、②⑦⑥⑧③⑨、⑤C．①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤D．①、②⑨⑧⑥⑦③、④解析2.1.1植物细胞工程的基本技术A植物组织培养技术依据的原理是植物细胞的全能性，即①；植物组织培养的过程是将离体的植物器官、组织或细胞经脱分化过程形成愈伤组织，再经再分化过程形成根、芽，最终发育成完整植物体，即②⑧⑥⑦③⑨；决定植物脱分化和再分化的关键因素是生长素和细胞分裂素的比例，即④，故A正确。刷基础6．[湖南长阳一中2019高二下月考]下面是植物组织培养过程示意图，相关说法不正确的是()外植体――→①愈伤组织――→②长出丛芽――→③生根――→④移栽成活A．上述植物组织培养的过程依据的生物学原理是植物细胞具有全能性B．外植体若是菊花茎段组织，则在配制MS固体培养基时，可以不添加植物激素C．外植体若是月季的花药，则图中的①过程不需要光照D．外植体若是菊花的根尖组织，因细胞中没有叶绿体，故培养成的新植株叶片无色解析2.1.1植物细胞工程的基本技术D植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性，A正确；由于菊花茎段的培养比较容易，因此不必添加植物激素，B正确；①过程是脱分化过程，月季花药的脱分化过程不需要光照，幼小植株形成后才需要光照，C正确；菊花根尖组织中含有控制叶绿体形成的基因，在培养过程中，基因的选择性表达会使培养成的新植株叶片呈绿色，D错误。刷基础7．[黑龙江青冈一中2018高二下月考]芥酸会降低菜籽油的品质。油菜有两对独立遗传的等位基因(H和h，G和g)控制菜籽的芥酸含量。下图是获得低芥酸油菜新品种(HHGG)的技术路线，已知油菜单个花药由花药壁(2n)及大量花粉(n)等组分组成，这些组分的细胞都具有全能性。据图分析，下列叙述错误的是()A．①②两过程均需要植物激素来诱导细胞脱分化B．与④过程相比，③过程可能会产生二倍体再生植株C．图中三种途径中，利用花粉培养筛选低芥酸油菜新品种(HHGG)的效率最高D．F1减数分裂时，H基因所在染色体会与G基因所在染色体发生联会解析2.1.1植物细胞工程的基本技术D①②两过程均是脱分化过程，都需要植物激素(生长素和细胞分裂素)诱导，A正确；单个花药由花药壁(2n)及大量花粉(n)等组分组成，因此③过程可能产生二倍体再生植株，而④过程只能产生单倍体植株，B正确；图中三种途径中，利用花粉培养筛选低芥酸植株(HHGG)的周期短，得到低芥酸植株(HHGG)的概率高，而杂交育种周期长，得到低芥酸植株(HHGG)的概率较低，需要大量的筛选工作，C正确；减数分裂时，发生联会的染色体是同源染色体，H基因所在染色体与G基因所在染色体为非同源染色体，不会发生联会，D错误。题型3植物体细胞杂交的过程刷基础8．下列有关植物体细胞杂交技术的描述，不正确的是()A．利用植物体细胞杂交可以获得某种多倍体植株B．获得原生质体的过程中需要纤维素酶和果胶酶C．通常用聚乙二醇或灭活的病毒诱导原生质体融合D．可根据细胞中染色体数目和形态的差异来鉴定杂种细胞解析2.1.1植物细胞工程的基本技术C灭活的病毒能诱导动物细胞融合，但不能诱导植物原生质体融合，C错误。刷基础9．[福建三明一中2019高三上月考]下图为番茄(2N＝24)和马铃薯(4N＝48)体细胞杂交示意图，①～⑤表示过程，A～F表示结构。下列相关说法正确的是()A．A和B均为原生质层，②过程可采用电激、离心或振动诱导二者融合B．③为再生细胞壁，C的形成是原生质体诱导融合成功的标志C．④过程通常需要避光培养，E需培养在密闭无氧的容器中D．图中杂种植株理论上为可育的六倍体，每个染色体组中染色体数相同解析2.1.1植物细胞工程的基本技术D①过程表示用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁，因此得到的A和B均为原生质体，②过程为诱导原生质体融合，可采用电激、离心或振动等物理方法诱导二者融合，A错误；③为再生细胞壁，D为杂种细胞，融合的原生质体再生出细胞壁标表着诱导融合成功，B错误；④过程为脱分化，通常需要避光培养，E为愈伤组织，需培养在无菌的容器中，而不是无氧的容器中，C错误；番茄(2N＝24)为二倍体，每个染色体组含有12条染色体，马铃薯(4N＝48)为四倍体，每个染色体组也含有12条染色体，因此经细胞融合后形成的杂种植株理论上为可育的六倍体(2N＋4N＝72)，每个染色体组中染色体数相同，均为12条，D正确。刷基础10．下图是“白菜—甘蓝”杂种植株的培育过程。下列说法正确的是()A．植物体细胞杂交技术体现了植物细胞膜的功能特点B．愈伤组织的代谢类型是自养需氧型C．上述培育过程中包含有丝分裂、细胞分化和减数分裂等过程D．“白菜—甘蓝”杂种植株产生的变异属于染色体变异解析2.1.1植物细胞工程的基本技术D植物体细胞杂交技术体现了植物细胞膜的结构特点，即细胞膜具有一定的流动性，A错误；愈伤组织不含叶绿体，不能进行光合作用制造有机物，因此其代谢类型是异养需氧型，B错误；题述过程中包含有丝分裂、细胞分化，没有减数分裂，C错误；“白菜—甘蓝”杂种植株产生的变异属于染色体数目变异，D正确。刷基础11．[湖北孝感2019高二下月考]甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。下列叙述错误的是()A．为了培育该新型药用植物，取甲和乙的叶片，先用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁B．用化学诱导剂PEG诱导二者融合C．形成的融合细胞进一步培养形成愈伤组织，之后形成整个植株，这一过程中进行了植物组织培养D．上述杂种植株属于二倍体解析2.1.1植物细胞工程的基本技术D植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，根据酶的专一性原理，利用纤维素酶和果胶酶可以除去植物细胞壁，获得具有活力的原生质体，A正确；诱导原生质体融合可用化学诱导剂PEG，B正确；形成的融合细胞经植物组织培养，脱分化形成愈伤组织，之后形成植株，C正确；甲、乙都是二倍体，体细胞杂交得到的是四倍体，D错误易错点1对植物组织培养的条件掌握不牢刷易错12．水稻(基因型为AaBb)的花药通过无菌操作，接入试管，经过如下过程培育成试管苗。以下选项中正确的是()

A．a：用花药离体培养法获得单倍体植株b：通过有丝分裂产生愈伤组织c：培养基中至少应有乙烯和脱落酸d：试管苗的生长发育不需要光照B．a：用花药离体培养法获得二倍体植株b：通过减数分裂产生愈伤组织c：培养基中至少应有生长素和细胞分裂素d：试管苗的生长发育不需要光照C．a：用花药离体培养法获得单倍体植株b：通过有丝分裂产生愈伤组织c：培养基中至少应有生长素和细胞分裂素d：试管苗的生长发育需要光照D．a：用花药离体培养法获得二倍体植株b：通过有丝分裂产生愈伤组织c：培养基中至少应有乙烯和脱落酸d：试管苗的生长发育需要光照2.1.1植物细胞工程的基本技术Ca：用花药离体培养法获得的是单倍体植株，长得弱小，高度不育；b：通过有丝分裂和脱分化产生的愈伤组织具有全能性，且全能性较高；c：培养基中至少应有生长素和细胞分裂素，在再分化过程中，生长素比例高时，促进根的分化，细胞分裂素比例高时，促进芽的分化；d：试管苗细胞中含有叶绿素，需要光照进行光合作用制造有机物。故选C。解析刷易错13．[河北安平中学2019高二下月考]下列关于植物组织培养的说法中，错误的是()A．在进行植物组织培养时，需要适宜的温度、营养、氧气和pHB．植物组织培养的整个过程都需要光C．不同植物进行组织培养时，所需的温度有所不同D．由外植体形成幼苗的过程中，培养基中营养物质的总量会减少解析2.1.1植物细胞工程的基本技术B植物组织培养需要适宜的温度、营养、氧气和pH等条件，A正确；由外植体形成愈伤组织的过程不需要光，在分化再生阶段一定要有光照，否则形成的试管苗不能合成叶绿素，B错误；不同植物进行组织培养时，所需的温度有所不同，C正确；由外植体形成幼苗的过程中，不断从培养基中吸收营养，因此培养基中营养物质的总量会减少，D正确。刷易错1.1DNA重组技术的基本工具易错警示对植物组织培养过程中需要提供的条件，尤其是培养基成分和光照条件掌握不准确，容易出现错误。植物细胞表现全能性需要以下条件：①材料：离体的植物组织、细胞、器官等；②培养基：无机营养成分(水、无机盐)、有机营养成分(碳源、氮源)等物质以及一定的植物激素；③适宜的外界条件：无菌无毒，适宜的温度、pH、光照等。当然，植物组织培养依据的原理是植物细胞的全能性，但是植物组织培养的不同阶段有不同的需求，所以在具体操作过程中，脱分化过程使用的是诱导培养基，该过程需要在恒温箱中避光进行；而再分化过程使用的是分化培养基，该过程需要光照。不同培养基的区别主要是添加的植物激素的种类及用量比例等不同。易错点2不能准确理解细胞的全能性刷易错14．[河南南阳中学2019高二下月考]下列有关细胞全能性的叙述，不正确的是()A．受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高B．生物体内的体细胞由于细胞分化，全能性不能表达C．卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性最高D．植物细胞在一定条件下离体培养能表现出全能性2.1.1植物细胞工程的基本技术C解析受精卵分化程度低，在自然条件下能形成完整个体，全能性最高，A正确；生物体内的体细胞由于细胞分化，基因选择性表达程度高，因此全能性不能表达，B正确；卵细胞属于已分化的细胞，卵细胞的全能性相较于受精卵低，两者全能性不同，C错误；植物细胞在离体状态及适宜的条件下培养能够形成完整的植株个体，具有全能性，D正确。刷易错15．[山东青岛2018高二下月考]下列发生了细胞分化且能体现体细胞全能性的生物学过程是()A．蜥蜴断尾后再生出新的尾部B．胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株C．小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞D．小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株解析2.1.1植物细胞工程的基本技术B蜥蜴断尾后再生出新尾部的过程中发生了细胞分化，但没有体现细胞的全能性，A错误；胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株的过程中发生了细胞分化，该过程也体现了体细胞的全能性，B正确；小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞是细胞分化的过程，但该过程没有体现细胞的全能性，C错误；小麦花粉是生殖细胞，不是体细胞，D错误。刷易错2.1.1植物细胞工程的基本技术易错警示本题易错的原因是不能准确理解细胞的全能性而误选C或D。(1)细胞的全能性指的是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。但是在生物的生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性，而是分化成各种组织和器官。(2)已发生分化的细胞只有处于离体状态下，才可能表现出全能性。将离体的植物器官、组织、细胞等培养在人工配制的培养基上，给予适当的培养条件，诱导其产生愈伤组织，最终形成完整的植株。但动物细胞的全能性会随着动物细胞分化程度的提高而逐渐受到限制，分化潜能逐渐变弱。目前还不能用类似植物组织培养的方法获得完整的动物个体，但高度分化的动物细胞的细胞核仍然具有全能性。(3)一般来说，细胞全能性的高低与细胞分化程度有关，分化程度越高，细胞全能性越低，全能性表达越困难，克隆成功的可能性越小。植物细胞的全能性高于动物细胞的，生殖细胞的全能性高于体细胞的，在所有细胞中受精卵的全能性最高。幼嫩细胞的全能性高于衰老细胞的。分裂能力强的细胞的全能性高于分裂能力弱的细胞的全能性。根据动物细胞全能性的大小，可将其分为全能性细胞、多能性细胞、专能性细胞；根据动物细胞表达全能性的难易，可排列为受精卵、生殖细胞、体细胞。细胞具有全能性的物质基础是细胞内含有本物种的全套遗传物质。刷提升1．[河南省实验中学2018高二下期中]在高光强、高温和高氧分压的条件下，高粱由于含有磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(Ppc)，其利用CO2的能力远远高于水稻。从高粱的基因组中分离出磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(Ppc基因)，培育出转基因水稻，从而提高水稻的光合效率。下列说法不正确的是()A．在此过程中会用到限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体等工具B．Ppc基因导入受精卵是关键，否则不能达到该基因在各组织细胞都表达的目的C．此技术与花药离体培养技术相结合，可快速获得纯合子，缩短育种周期D．此项技术是否成功必须测定转基因植株与对照植株同化二氧化碳的速率解析B据题干分析，该技术属于基因工程，所需工具是限制性核酸内切酶、DNA连接酶和运载体，A正确；将Ppc基因导入植物的体细胞，之后再通过植物组织培养，也可使该基因在各组织细胞中都表达，B错误；此技术一般形成杂合子，然后进行花药离体培养形成单倍体植株，再用秋水仙素处理，就可以快速获得纯合子，缩短育种周期，C正确；欲知此技术是否成功，必须测定转基因植株同化二氧化碳的速率，并与对照植物进行比较，D正确。2.1.1植物细胞工程的基本技术刷提升2．[河北邢台2018高二下期中]科研人员将获得的若干具有活力的天竺葵(2n＝12)花粉原生质体和香茅草(2n＝20)花粉原生质体经诱导融合，成功培育出了杂种植物——驱蚊草。请回答下列问题：(1)制备原生质体需要配制酶解反应液，该液体内含果胶酶、纤维素酶、渗透压稳定剂等。在该反应液中，果胶酶和纤维素酶的作用是______________，加入渗透压稳定剂的目的是______________________________________。(2)在原生质体融合处理阶段，融合体系中除含异种融合的原生质体外，可能还有______________________的原生质体存在，体系中出现多种类型原生质体的原因是____________________________________________。融合形成的杂种细胞经过___________________________________过程形成杂种植株，该过程运用的生物学原理是______________________。(3)由该途径获得的驱蚊草，通常是________(填“不育的”或“可育的”)，理由是___________________________________________________。去除细胞壁维持原生质体的正常形态，防止其同种融合、未融合脱分化和再分化(或植物组织培养)细胞融合是随机的，且融合率达不到100%植物细胞的全能性不育的破裂驱蚊草的细胞在减数分裂过程中，没有同源染色体联会2.1.1植物细胞工程的基本技术刷提升解析(1)植物细胞需去除细胞壁才可获得原生质体，果胶酶和纤维素酶的作用就是去除细胞壁，加入渗透压稳定剂的目的主要是为了维持原生质体的正常形态，防止其破裂。(2)原生质体融合处理后，有的原生质体并不融合，而融合的原生质体可以有三种类型——天竺葵花粉自身融合的原生质体、香茅草花粉自身融合的原生质体、天竺葵花粉与香茅草花粉融合的原生质体，这主要是由于细胞融合是随机的，且融合率达不到100%。融合形成的杂种细胞需要经过植物组织培养过程才能形成杂种植株，包括脱分化和再分化两个具体过程，该过程的原理是植物细胞的全能性。(3)由该途径获得的驱蚊草通常是不育的，因为在细胞中没有同源染色体，减数分裂时无法进行联会。.2.1.1植物细胞工程的基本技术刷提升3．[甘肃甘南州2019高三下月考]如图甲为植物组织培养流程图，图乙为植物组织培养过程的部分示意图，请回答下列问题：(1)从理论上讲，植物细胞有形成再生植株的可能性，这是____________________的表现。(2)图甲a代表________过程。图甲中的②和图乙A中培养基上的培养物都是由无特定形态与功能的细胞组成的，称为____________。(3)图乙中D培养物已经形成幼体。请根据植物组织培养过程对图乙重新排序：________________。(4)图乙中B中为胡萝卜根尖细胞，则培养成的新植株的叶片的颜色是________，这说明根尖细胞__________________________________。(5)某高二生物兴趣小组用芦荟的新鲜茎的一部分作为材料进行组织培养，愈伤组织能正常形成且以后继续长大，正常根和芽却迟迟不能形成；你认为导致该情况出现的最可能的原因是________。A．葡萄糖、氨基酸等有机营养供应不足B．培养环境光照、温度、pH或氧气浓度不适宜C．生长素和细胞分裂素比例不协调D．无菌条件没有控制好植物细胞全能性脱分化B→A→C→D含有控制叶片绿色性状的基因绿色C愈伤组织2.1.1植物细胞工程的基本技术刷提升解析(1)植物细胞有形成再生植株的可能性，这是植物细胞全能性的表现。(2)离体的植物器官或组织先脱分化形成愈伤组织，愈伤组织继续进行培养，再分化成胚状体或丛芽等细胞器，因此图甲a代表脱分化过程。图甲b为再分化，图甲中的②和图乙A中培养基上的培养物都是由无特定形态与功能的细胞组成，称为愈伤组织。(3)A中是愈伤组织，B是消毒后的外植体，C是再分化形成了根芽等器官，D是形成植物幼体，植物组织培养过程是外植体(脱分化)→愈伤组织(再分化)→根或芽→完整植物体，即B→A→C→D。(4)图乙中B中为胡萝卜根尖细胞，根尖细胞含有该植物的一整套遗传物质，故含有控制叶片绿色性状的基因，因此培养成的新植株的叶片的颜色是绿色的。(5)若葡萄糖、氨基酸等有机营养供应不足，愈伤组织不能正常生长，A错误；培养环境光照、温度、pH或氧气浓度不适宜，愈伤组织不能正常生长，B错误；用芦荟新鲜茎的一部分作为材料进行组织培养，能脱分化形成愈伤组织，但不能再分化形成正常根和芽，说明再分化过程出现问题，而决定植物脱分化和再分化的关键因素是植物激素(生长素和细胞分裂素)的种类和比例，因此，导致正常根和芽迟迟不能形成的原因是生长素和细胞分裂素比例不协调，C正确；若无菌条件没有控制好，则不能正常形成愈伤组织，D错误。故选C。.2.1.1植物细胞工程的基本技术刷素养4．[黑龙江牡丹江一中2019高二下开学考]白菜、甘蓝均为二倍体，体细胞染色体数目分别为20、18。“白菜—甘蓝”是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长期短、耐热性强、易储存等优点，如图为“白菜―甘蓝”的培育过程，请回答下列问题：(1)为了