（新教材辅导）2023年高中生物第2章细胞工程第1节植物细胞工程第1课时植物细胞工程的基本技术练习新人教版选择性必修3

第1节植物细胞工程第1课时植物细胞工程的基本技术[基础检查]1.下列不能说明植物细胞具有全能性的是()A.胡萝卜韧皮部细胞培育成植株B.无心插柳柳成荫C.转入抗虫基因的棉花细胞培育成植株D.利用花药离体培养得到单倍体植株解析:“胡萝卜韧皮部细胞培育成植株”是植物组织培养,体现了植物细胞具有全能性;“无心插柳柳成荫”属于扦插繁殖,不能体现植物细胞具有全能性;“转入抗虫基因的棉花细胞培育成植株”体现了植物细胞具有全能性;“利用花药离体培养得到单倍体植株”需要借助植物组织培养,体现了花粉细胞具有全能性。答案:B2.植物组织培养所用的外植体必须经过处理后才能接种,这种处理方法是 ()A.表面消毒 B.灭菌C.喷洒生长素 D.灼烧解析:进行植物组织培养时,为了避免杂菌污染,外植体要经过表面消毒处理后,才能进行接种。答案:A3.番茄根尖经过植物组织培养可以形成完整的番茄植株。下列有关叙述错误的是()A.此过程中发生了细胞的脱分化、再分化B.植物激素在此过程中起调节作用C.此过程中若发生杂菌污染,则难以获得目的植株D.根尖细胞最终发育为无叶绿体的植株解析:植物组织培养涉及脱分化形成愈伤组织和再分化形成根、芽的过程;植物组织培养时所用培养基除含有各种营养物质外,还要加入起调节作用的植物激素;植物组织培养过程中应进行无菌操作,防止培养基和培养材料滋生杂菌,若发生杂菌污染,则难以获得目的植株;根尖细胞中虽然没有叶绿体,但是含有叶绿体基因,所以经植物组织培养形成的植株中有叶绿体。答案:D4.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,需要的条件是()①消毒和灭菌②一定浓度的植物激素③适宜的温度④充足的光照⑤充足的养料A.①③④⑤ B.②③④⑤C.①②③④ D.①②③⑤解析:①植物组织培养过程需要无菌操作,所以需要消毒、灭菌,正确;②脱分化过程所需的培养基需含有一定浓度的植物激素,正确;③植物组织培养过程需要适宜的温度,正确;④脱分化形成愈伤组织时,需要避光,否则会形成维管组织,错误;⑤植物组织培养需要充足的养料,正确。答案:D5.下图表示培养“落地生根”新植株的两种方法,遗传信息相同的是()A.仅①② B.仅②③C.仅①③ D.①②③解析:“落地生根”利用叶片①上长出的不定芽繁殖得到新植株③的过程是扦插,属于无性繁殖;利用叶片组织通过组织培养得到新植株②的方式为植物组织培养,属于无性繁殖。无性繁殖可以保持亲本的优良性状,因此①②③的遗传信息相同。答案:D6.(2023·广东卷)人参皂苷是人参的主要活性成分。科研人员分别诱导人参根与胡萝卜根产生愈伤组织并进行细胞融合,以提高人参皂苷的产率。下列叙述错误的是()A.细胞融合前应去除细胞壁B.高Ca2+—高pH溶液可促进细胞融合C.融合的细胞即为杂交细胞D.杂交细胞可能具有生长快速的优势解析:植物细胞壁影响植物体细胞融合,因此在体细胞融合前可用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁以制备原生质体,A项正确;高Ca2+高pH溶液有利于两种原生质体的融合,B项正确;融合的细胞包括三种,胡萝卜原生质体自身融合的细胞、人参原生质体自身融合的细胞以及胡萝卜原生质体与人参原生质体融合的细胞,只有最后一种融合得到的细胞才是杂交细胞,C项错误;题干信息“诱导人参根与胡萝卜根产生愈伤组织并进行细胞融合,以提高人参皂苷的产率”,说明杂交细胞包含两种细胞的遗传物质,可能具有生长快速的优势,D项正确。答案:C7.植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是()A.细胞壁阻碍了原生质体的融合B.细胞壁使原生质体失去活力C.植物体细胞的结构组成中不包括细胞壁D.细胞壁不是原生质体的组成部分解析:植物细胞的细胞膜外有细胞壁,具有支持和保护作用。细胞壁阻碍了原生质体的融合,因此在进行植物体细胞杂交之前,需去除细胞壁。答案:A8.下列关于植物体细胞杂交的叙述,错误的是()A.获得原生质体的过程需要用到纤维素酶和果胶酶B.利用植物体细胞杂交技术可以获得某种多倍体植株C.植物体细胞杂交过程就是原生质体融合的过程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:植物细胞去除细胞壁后得到原生质体,去除细胞壁时需要用纤维素酶和果胶酶;利用植物体细胞杂交技术可以获得多倍体植株;植物体细胞杂交的过程包括原生质体融合和植物组织培养的过程;杂种细胞中的染色体数目与原来的生物体细胞不同,因此可根据细胞中染色体数目和形态的差异来鉴定杂种细胞。答案:C9.下列关于植物体细胞杂交目的的叙述,错误的是()A.把两个植物的优良性状集中在杂种植株上B.实现远缘杂交育种C.获得杂种植株D.实现原生质体的融合解析:原生质体的融合是植物体细胞杂交的过程,而不是目的。答案:D10.植物体细胞杂交过程中,形成杂种细胞的标志是()A.再生出细胞壁 B.细胞膜发生融合C.细胞质发生融合 D.细胞核发生融合解析:植物体细胞杂交过程中,杂种细胞形成的标志是融合的原生质体再生出细胞壁。答案:A11.(2022·茂名)科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了“番茄—马铃薯”杂种植株,为了便于杂种细胞的筛选和鉴定,科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯的原生质体膜上的蛋白质,其培育过程如下图所示,请据图回答下列问题。(1)过程①常用的方法是,细胞融合完成的标志是。

(2)番茄和马铃薯的原生质体能发生融合的生物学原理是,诱导融合常用的物理方法是。

(3)植物原生质体诱导融合后,在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察,根据细胞膜表面荧光的不同可观察到(只考虑细胞两两融合的情况)种不同的原生质体,当观察到

时可判断该原生质体是由番茄和马铃薯融合而成的。(4)若番茄细胞内有m条染色体,马铃薯细胞内有n条染色体,则“番茄—马铃薯”细胞在有丝分裂后期含条染色体。

解析:(1)①是酶解法去除细胞壁获得原生质体的过程,常用的酶是纤维素酶和果胶酶;细胞融合完成的标志是杂种细胞再生出细胞壁。(2)番茄和马铃薯的原生质体能发生融合的生物学原理是细胞膜的流动性;诱导融合常用的物理方法是电融合法、离心法。(3)在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察,只考虑细胞两两融合的情况,根据细胞膜表面荧光的不同可观察到3种不同的原生质体,即“番茄—番茄”“马铃薯—马铃薯”“番茄—马铃薯”;由于番茄原生质体用红色荧光标记,马铃薯原生质体用绿色荧光标记,若原生质体是由番茄和马铃薯融合而成,则可观察到融合的细胞膜表面既有红色荧光,又有绿色荧光。(4)若番茄细胞内有m条染色体,马铃薯细胞内有n条染色体,则“番茄—马铃薯”细胞内有(m+n)条染色体,在有丝分裂后期,着丝粒分裂,染色体数目加倍,含(2m+2n)条染色体。答案:(1)酶解法杂种细胞再生出细胞壁(2)细胞膜的流动性电融合法(离心法)(3)3细胞膜表面既有红色荧光,又有绿色荧光(4)2m+2n[拓展应用]12.下列关于影响植物组织培养的因素的叙述,错误的是()A.幼嫩组织相比于成熟组织易培养成功B.给离体幼茎消毒需要用到质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液C.接种花药后一段时间内不需要光照,但幼小植株形成后需要光照D.生长素与细胞分裂素用量的比值大于1时,有利于芽的分化解析:幼嫩组织分化程度低,脱分化容易,相比于成熟组织易培养成功;植物组织培养时,给离体幼茎消毒需要用到质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液;接种花药后一段时间内不需要光照,防止形成维管组织,但幼小植株形成后需要光照进行光合作用;生长素与细胞分裂素用量的比值大于1时,有利于根的分化。答案:D13.“番茄—马铃薯”杂种植株没有如科学家所想象的那样,地上结番茄,地下长马铃薯,原因可能是()A.需用生长素处理杂种植株,以促进果实的发育B.培育过程中控制结番茄和长马铃薯的基因全部丢失了C.生物基因的表达不是孤立的,它们之间是相互调控、相互影响的D.杂种细胞中没有同源染色体,不能进行正常的减数分裂解析:“番茄—马铃薯”杂种植株没有如科学家所想象的那样,地上结番茄,地下长马铃薯,说明番茄和马铃薯基因的表达不是孤立的,它们之间是相互调控、相互影响的。答案:C14.甜叶菊植株中所含甜菊糖的甜度是蔗糖的300倍左右,而它的热量却很低,是一种非常理想的蔗糖替代甜味剂。甜叶菊的种子小,发芽率低,种子繁殖的遗传性状不稳定,可利用植物组织培养技术提高甜叶菊繁殖效率。下列叙述错误的是()A.植物组织培养是植物细胞工程的基本技术,依据的原理是植物细胞的全能性B.植物组织培养的基本步骤是“取材→消毒→愈伤组织培养→生根→出芽→移栽”C.愈伤组织再分化出根和芽,本质上是基因选择性表达的结果D.培养基中生长素与细胞分裂素用量的比值显著高于1时,可促进愈伤组织分化出根解析:植物组织培养是植物细胞工程的基本技术,依据的原理是植物细胞的全能性;植物组织培养的基本步骤是“取材→消毒→愈伤组织培养→出芽→生根→移栽”;愈伤组织的再分化属于细胞分化,本质上是基因选择性表达的结果;培养基中生长素与细胞分裂素用量的比值显著高于1时,可诱导生根。答案:B15.(2021·全国Ⅰ卷)月季在我国享有“花中皇后”的美誉。为了建立月季某新品种的快速繁殖体系,以芽体为外植体,在MS培养基中添加不同浓度的6BA(6苄基嘌呤)和IBA(吲哚丁酸)进行芽体增殖实验,芽分化率(%)结果如表。6IBA/(mg·L1)0.10.20.30.40.51.031635849412.040957669503.037756454414.025353130255.08211284关于上述实验,下列叙述错误的是()A.6BA浓度大于4.0mg/L时,芽分化率明显降低B.6BA与IBA的比例为10∶1时,芽分化率均高于其他比例C.在培养基中同时添加适量的6BA和IBA,可促进芽分化D.2.0mg/L的6BA和0.2mg/L的IBA是实验处理中芽分化的最佳组合解析:据题表可知,6BA浓度为从4.0mg/L到5.0mg/L时,芽分化率明显降低;当6BA与IBA的比例为10∶1时,芽分化率为31%、95%、64%、30%、4%,因此6BA与IBA的比例为10∶1时,芽分化率不一定都高于其他比例;6BA与IBA的比例会影响芽的分化率,因此在培养基中同时添加适量的6BA和IBA,可促进芽分化;芽分化率为95%是最高的,此时6BA和IBA浓度分别为2.0mg/L、0.2mg/L,是实验处理中芽分化的最佳组合。答案:B16.(2021·宜昌)下图为通过植物体细胞杂交培育“番茄—马铃薯”植株的过程,请回答下列问题。(1)图中过程①②处理后可获得具有活力的。过程③一般可用作为诱导剂来诱导细胞融合。

(2)过程⑤⑥⑦涉及的细胞工程技术是,其培养时选用的材料通常是分生组织,原因是

。

(3)人们培育“番茄—马铃薯”的目的是想获得地上结番茄、地下长马铃薯的植株,从理论上这种设想是可以实现的,原因是。但最后却未能如愿,原因是基因的表达相互调控、相互影响。尽管如此,从整个过程来看,植物体细胞杂交的研究在方面,取得了巨大突破。

(4)番茄有A、B两个品种。科研人员在设计品种A植物组织培养实验时,参照品种B的最佳激素配比(见右上表)进行预实验。品种B组织培养阶段细胞分裂素浓度生长素浓度Ⅰ诱导形成愈伤组织m1n1Ⅱ诱导形成幼芽m2n2Ⅲ诱导生根m3n3在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段中发生基因选择性表达的是阶段。为确定品种A的Ⅰ阶段的最适细胞分裂素浓度,参照品种B的激素配比(m1>2.0),以0.5μmol/L为梯度,设计5个浓度水平的实验,细胞分裂素最高浓度应设为μmol/L。

解析:(1)题图过程①②表示酶解法去除细胞壁,处理后可获得具有活力的原生质体。过程③一般可用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂来诱导细胞融合。(2)过程⑤⑥⑦中将杂种细胞培育成杂种植株需要采用植物组织培养技术,其培养时选用的材料通常是分生组织,原因是其全能性高,易培养形成愈伤组织。(3)人们培育“番茄—马铃薯”的目的是想获得地上结番茄、地下长马铃薯的植株,从理论上这种设想是可以实现的,原因是该植株同时具有番茄和马铃薯的遗传信息。植物体细胞杂交的研究使不同生物远缘杂交成为可能,取得了巨大突破。(4)设计5个浓度水平的实验,则细胞分裂素浓度依次为(m11.0)μmol/L、(m10.5)μmol/L、m1μmol/L、(m1+0.5)μmol/L、(m1+1.0)μmol/L,可见细胞分裂素的最高浓度应设为(m1+1.0)μmol/L。答案:(1)原生质体聚乙二醇(PEG)(2)植物组织培养分生组织细胞全能性高(或分化程度低),容易培养形成愈伤组织(3)该植株同时具有番茄和马铃薯的遗传信息打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,培育植物新品种(4)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲm1+1.0探究实践课:菊花的组织培养一、实验目的1.了解植物组织培养的基本原理。2.了解生长素和细胞分裂素的浓度、用量的比例对菊花愈伤组织形成和分化的影响。3.尝试进行植物组织培养。二、实验原理1.植物细胞一般具有全能性。2.基本过程。外植体愈伤组织根、芽植物体3.植物激素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激素,它们用量的比值会影响植物细胞的发育方向。三、材料用具1.材料。幼嫩的菊花茎段、培养基、体积分数为70%的酒精、质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液和无菌水等。各种培养基的配制参见教科书附录1。2.用具。50mL锥形瓶(或植物组织培养瓶)、烧杯、酒精灯、超净工作台(或接种箱)、高压蒸汽灭菌锅、培养箱、封口膜、滤纸、标签、消毒用酒精棉球、培养皿、解剖刀和镊子等。四、探究过程五、实验操作1.操作提醒。(1)实验中使用的培养基和所有的器械都要灭菌。接种操作必须在酒精灯火焰旁进行,并且每次使用后的器械都要灭菌。(2)诱导愈伤组织期间一般不需要光照,在后续的培养过程中,每日需要给予适当时间和强度的光照。(3)从酒精溶液中取出的用具一定要滴尽酒精后再灼烧,用具要晾凉后再放回酒精溶液中,以免引起火灾。2.实验报告。实验时间某年某月某日。实验地点实验室。实验环境常温、常压、无菌等。实验结果实验记录时间/d形态生长素用量与细胞分裂素用量的比值是否需要光照15~20愈伤组织1否30~35芽组织小于1是45~55幼苗大于1是实验结论通过植物组织培养技术,成功地将幼嫩的菊花茎段培育为完整的植物。实验反思成功之处严格无菌操作,确保实验结果的准确性。不足之处个别外植体消毒时间过长,导致死亡。3.实验拓展。(1)在选取菊花茎段时,为什么要选取生长旺盛的嫩枝?提示:外植体的生理状态是成功进行组织培养的重要条件之一。生长旺盛的嫩枝生理状况好,容易诱导其进行脱分化和再分化。(2)幼苗在移栽前为什么要经过“炼苗”处理?提示:由于培养箱和外界环境差距很大,幼苗不经过“炼苗”处理而直接栽种很难适应外界环境,死亡率会很高。“炼苗”是为了让幼苗逐渐地适应外界环境,从而降低幼苗的死亡率。实验评价1.植物组织培养从提出设想到实践成功,经历了漫长而艰巨的历程。植物组织培养是指()A.离体的植物器官、组织或细胞培育成愈伤组织B.愈伤组织培育成植株C.离体的植物器官、组织或细胞培育成植株D.愈伤组织形成不定形的薄壁组织解析:一般情况下,植物组织培养是指培养外植体(离体的植物器官、组织或细胞)得到植物体的过程。答案:C2.植物组织培养的过程是()①离体的植物器官、组织或细胞②愈伤组织③形成根、芽④脱分化⑤再分化⑥植物体A.①②③④⑤⑥B.①④②⑤③⑥C.①③④⑤②⑥ D.①④⑤②③⑥解析:植物组织培养的过程是外植体(离体的植物器官、组织或细胞)经脱分化形成愈伤组织,而后经再分化形成根、芽,进而发育成完整的植株。答案:B3.菊花的组织培养一般选择()A.开过花的老枝B.正在开花的枝条C.未开花植株的茎上部新萌生的侧枝D.任何枝条均可解析:植物组织培养过程中,植物材料的年龄、保存时间的长短等都会影响组织培养的结果。对于菊花的组织培养来说,一般选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝。答案:C4.用菊花的茎尖进行植物组织培养可培育出试管苗。下列关于这一过程的叙述,正确的是()A.进行培养时,一次性加足营养物质以防止污染B.整个培养过程应在光下进行,有利于叶的生长C.要根据培养过程的实际情况,更换培养基D.整个培养过程都应在密闭条件下进行,以免杂菌的污染解析:进行植物组织培养时,在不同的发育阶段,所需营养物质的比例是不同的,故营养物质需要适时调整,不能一次性加入;外植体脱分化形成愈伤组织的过程需要避光,再分化过程需要提供适宜的光照条件;在培养过程中,要根据实际情况,更换培养基,如愈伤组织长成后,需要移到分化培养基上,进行再分化形成试管苗;在植物组织培养长出根、芽等器官后,植物可以进行光合作用,自己制造有机物,此后的阶段不需要严格的密闭条件。答案:C5.在菊花的组织培养接种操作完成3~4d后,观察同一温室中的外植体,发现有的瓶内外植体正常生长,有的瓶内外植体死亡。下列不可能是外植体死亡的原因的是()A.接种时培养基灭菌不彻底B.愈伤组织形成初期没有给予充足的光照C.接种工具灼烧后未待冷却就接种外植体D.培养过程中营养、pH等条件不适宜解析:接种时培养基灭菌不彻底,就会受到微生物的污染,从而导致实验前功尽弃;愈伤组织形成初期,细胞还没有开始再分化,不需要充足的光照;接种工具灼烧后未待冷却就接种外植体,会因高温杀死外植体;一般来讲,进行植物组织培养时,若培养条件(如pH、营养等)不适宜,则外植体可能死亡。答案:B6.(2023·江门)“不是花中偏爱菊,此花开尽更无花”,菊花因高洁的品质备受人们喜爱。为实现菊花的快速繁殖,研究人员利用其外植体培养出大量幼苗,下列属于该培养过程必需条件的是()A.外植体细胞具有完整的细胞核B.外植体需经过彻底灭菌处理C.外植体需用酶分散成单个细胞D.外植体细胞需处于未分化状态解析:细胞核是遗传和代谢的控制中心,是遗传信息库,含有该种植物完整的遗传信息,故将菊花细胞培养成幼苗过程中,植物细胞必须具有完整的细胞核;植物组织培养过程中,为防止杂菌污染,外植体需消毒处理;植物组织培养过程中外植体无需用酶分散成单个细胞;植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性,具体过程为外植体脱分