专题17-植物组织培养技术-从细胞全能性中溯源(原卷版)

专题17植物组织培养技术，从细胞全能性中溯源考向一植物细胞工程【母题来源】2022年浙江卷【母题题文】下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是(

)A．用自然生长的茎进行组培须用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒B．培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入并阻止瓶内外的气体交换C．组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石带菌量低且营养丰富D．不带叶片的菊花幼茎切段可以通过器官发生的途径形成完整的菊花植株【试题解析】植物组织培养技术：1、过程：离体的植物组织，器官或细胞(外植体)→愈伤组织→胚状体→植株(新植体)．2、原理：植物细胞的全能性．3、条件：①细胞离体和适宜的外界条件(如适宜温度、适时的光照、pH和无菌环境等)；②一定的营养(无机、有机成分)和植物激素(生长素和细胞分裂素)。[解析]A、自然生长茎段的消毒属于外植体消毒，先用70%酒精，再用无菌水清洗，再用5%次氯酸钠消毒处理，最后再用无菌水清洗，A错误；B、培养瓶用专用封口膜封口的目的是防止杂菌污染，并不影响气体交换，B错误；C、组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石比较松软，持水性也较好，有利于幼苗的生根和叶片的生长，C错误；D、不带叶片的菊花茎的切段可通过植物组织培养分化出芽和根这种器官发生的途径形成完整的菊花植株，D正确。故选D。【命题意图】本部分内容以选考的形式出现，2道选考题，考生任选1道做答，对试题能力的考查主要是识记和理解，难度不大。考查的重点知识为植物细胞工程、主要有植物细胞的全能性的理解，植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术的技术流程。一般以生产生活中的实例（新冠肺炎核酸检测），依托现代科学技术作为载体，利用多种工程共同解决生产生活实际的类型比较常见。【命题方向】在对选修3的考查中，植物细胞工程是重要考点之一，考查的内容为：植物细胞的全能性，植物细胞工程的应用。展望2023年高考生物试题呈现会结合科技前沿考查植物细胞工程的相关知识，也可能结合基因工程工程结合在一起。考查学生的信息获取能力和知识的综合运用能力的考查为主。【得分要点】1．植物细胞工程(1)植物细胞的全能性：生物的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成完整个体所必需的全部基因，具有发育成完整生物休的潜能。(2)原因：细胞含有本物种全部的遗传信息。(3)细胞全能性表达的条件：具有完整的细胞结构；处于离体状态；提供一定的营养、激素和其他适宜的外界条件。2．植物组织培养技术(1)原理：植物细胞具有全能性。(2)操作流程(3)培养条件：营养物质，矿质元素(无机盐)、蔗糖、维生素、有机添加物(甘氨酸)。植物激素，细胞分裂素、生长素等。固化剂，琼脂。其他条件，无菌、适宜的温度、合适的pH等。(4)脱分化和再分化的比较。比较内容脱分化再分化过程外植体→愈伤组织愈伤组织→幼苗形成体特点排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞生根、发芽需要条件a．离体；b．适宜的营养；c．生长素和细胞分裂素的比例适中a．离体；b．适宜的营养；c．生长素和细胞分裂素的比例高或低分别诱导生根或生芽3．植物体细胞杂交技术(1)概念：将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。(2)原理①原生质体融合：利用了细胞膜的流动性。②杂种细胞发育成杂种植株：利用了细胞的全能性。(3)过程图解步骤做法①原生质体的获得酶解法(纤维素酶、果胶酶)去除细胞壁，得到原生质体②杂种细胞的形成通过一定的技术手段(物理法：离心、振动、电激等；化学法：用聚乙二醇等作为诱导剂)进行人工诱导，实现原生质体的融合③杂种植株的产生对杂种细胞，用植物组织培养的方法进行培育(4)意义：植物体细胞杂交克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍。注意说明：(1)进行融合的细胞，若只考虑两两融合会产生三种类型：AA型、BB型、AB型，符合要求的为AB型。(2)杂种细胞形成的标志：再生出细胞壁。(3)杂种细胞的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，属于异源多倍体，变异类型属于染色体变异。4．植物细胞工程的实际应用(1)植物繁殖的新途径①微型繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。特点：a．保持优良品种的遗传恶性；b．高效快速地实现种苗的大量繁殖②作物脱毒技术：选取作物无毒组织(如茎尖)进行组织培养，获得脱毒苗的技术。常用于马铃薯、草莓、甘蔗、香蕉等无性繁殖的植物。③人工种子：以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。人工种皮要透水、透气、易降解，而且要在一定浓度的农药中浸泡。人工胚乳或子叶中除含有营养物质外，也可以放入固氮菌。(2)作物新品种的培育：单倍体育种；突变体的利用。1．(2022·广东深圳·一模)草莓是以母株形成的匍匐茎作为子苗进行繁殖的，容易受到病毒侵袭，造成严重的品种退化。培育脱毒苗，是防治草莓病毒病的根本对策。下图是利用植物组织培养技术获得脱毒苗的基本过程。下列相关叙述错误的是(

)外植体→脱分化X→A．外植体往往选择草莓匍匐茎的茎尖B．X是有特定结构和功能的薄壁组织团块C．生长素和细胞分裂素的浓度、用量比例会影响脱分化和再分化D．若要获得突变体，一般用诱变因素处理X而非外植体2．(2022·山东泰安·模拟预测)马铃薯块茎含有大量的淀粉，能为人体提供丰富的热量，且富含蛋白质、氨基酸及多种维生素、矿物质，尤其是其维生素含量是所有粮食作物中最全的，因此成为全球第四大重要粮食作物。马铃薯普通栽培种是同源四倍体，这使得马铃薯的杂交育种变得十分困难。若要通过二倍体马铃薯杂交来改良品种，则必须破解马铃薯单倍体、二倍体和四倍体的基因组，实现难度同样很大。但植物细胞工程技术为马铃薯育种提供了可行的育种方案。下列相关植物细胞工程的说法，不合理的是()A．利用组织培养可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖B．利用茎尖分生组织培养脱毒苗，使植株具备抗病毒的能力，产品质量得到提高C．利用原生质体融合实现体细胞杂交，可以克服杂交不亲和的障碍，充分利用遗传资源D．利用培养的愈伤组织进行诱变育种，可以显著提高变异频率，获得有用的突变体3．(2022·广东·深圳市光明区高级中学模拟预测)如图是利用甲、乙两种植物的各自优势，通过植物细胞工程技术培育高产、耐盐的杂种植株的实验流程图。下列相关叙述错误的是(

)A．进行a处理时需用纤维素酶和果胶酶B．形成b的过程体现了细胞膜的流动性和植物细胞的全能性C．从b到c的过程中，为了防止污染可在培养基中加入一定量的抗生素D．进行d选择时要将植株种在高盐环境中4．(2022·福建师大附中模拟预测)玉米(2n＝20)和水稻(2m＝24)均为二倍体植物，某实验小组拟用体细胞杂交技术培育富含β-胡萝卜素的“黄金大米”植株，过程设计如图所示。下列说法错误的是(

)A．过程①需使用纤维素酶和果胶酶处理细胞B．过程②中常用PEG诱导原生质体融合C．若诱导生芽，培养基中生长素含量应高于细胞分裂素D．该技术体现了植物细胞具有全能性和细胞膜有流动性5．(2022·江苏南通·模拟预测)运用植物悬浮细胞培养技术，可以大量生产药效成分。下面是获得植物悬浮细胞的操作流程图。相关叙述错误的是(

)A．X为愈伤组织，过程①涉及的主要原理是植物细胞具有全能性B．过程②通过振荡来分散细胞，是因为愈伤组织细胞壁薄、排列疏松C．过程③中探究的培养条件可以是接种量、pH值、温度、光照等D．悬浮细胞培养生产药效成分可缓解药用植物资源紧缺等6．(2022·重庆一中模拟预测)2022年4月26日神舟十三号返回舱在北京举办了开舱活动，活动中展示了一些太空种子。截至目前，我国开展了30余次植物种子的搭载升空，培育出近千个航天育种新品系。下列说法错误的是(

)A．相较于选择育种，该方法提高了突变率，缩短了育种时间B．在太空复杂环境的诱导下，植物材料可发生基因突变C．与该方法应用相同育种原理的产品还有“黑农五号”和“中国荷斯坦牛”D．该方法存在的问题主要是有益突变的频率较低、变异方向难以控制等7．(2022·海南海口·模拟预测)苜蓿号称“牧草之王”，但苜蓿耐酸性差，而百脉根具有较强的耐酸性，科研人员利用苜蓿和百脉根的愈伤组织制备原生质体，并将原生质体融合为杂种细胞，培育出的苜蓿获得了百脉根的耐酸性状，具体过程如下图所示。下列叙述正确的是(

)A．上述技术应用的生物学原理包括细胞膜的流动性、植物细胞的全能性B．过程①为脱分化过程，该过程要光照处理以便细胞合成有机物C．酶X为纤维素酶和果胶酶，用酶解法去除细胞壁的原理是酶的高效性D．杂种细胞的促融剂Y常用聚乙二醇，也可用灭活的病毒诱导8．(2022·湖北·荆门市龙泉中学一模)如图表示由甲、乙两种植物逐步培育出戊种植物的过程，下列相关叙述错误的是(

)A．Ⅰ过程可以是多倍体育种或植物体细胞杂交B．Ⅱ过程发生的变异属于染色体变异C．Ⅲ为是人工诱变育种过程，故丁可定向变异为戊D．通过图中所示育种过程，能增加物种的多样性9．(2022·江苏扬州·模拟预测)两种远缘植物的细胞融合后会导致一方的染色体被排出。若其中一个细胞的染色体在融合前由于某种原因断裂，形成的染色体片段在细胞融合后可能不会被全部排出，未排出的染色体片段可以整合到另一个细胞的染色体上而留存在杂种细胞中。依据该原理，将普通小麦与耐盐性强的中间偃麦草进行体细胞杂交获得了耐盐小麦新品种，过程如下图所示。下列说法错误的是(

)A．过程①需使用纤维素酶和果胶酶处理细胞B．过程②的目的是中间偃麦草的染色体断裂C．过程③需用秋水仙素诱导杂种细胞再生出新的细胞壁D．耐盐小麦的染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段10．(2022·浙江·镇海中学模拟预测)实验小组利用甲和乙通过体细胞杂交培育新类型，①②③④表示过程，下列说法正确的是(

)A．制备a和b时，可使植物细胞处于微弱的膨胀状态后再用酶解法处理B．a和b融合依赖膜的流动性，③表示融合后的原生质体进行有丝分裂后长出细胞壁C．④过程可保持c的遗传性状，可迅速产生扩大其数量D．①过程获得的a和b均保持了原来细胞的形态11．(2022·北京海淀·模拟预测)黑胫病对甘蓝型油菜的危害十分严重，黑芥能抗黑胫病，两者不能直接杂交。为解决该问题，科研人员通过下图所示过程获得抗病品系。据图分析，下列相关叙述不正确的是(

)A．最终获得的抗病植株具有完整的甘蓝型油菜和黑芥的遗传信息B．过程①可使用纤维素酶，过程②可利用PEG进行诱导C．过程③发生脱分化，过程④体现出植物细胞具有全能性D．黑芥与甘蓝型油菜存在生殖隔离12．(2022·山东临沂·三模)紫罗兰花色丰富、抗虫性强、种子富含亚麻酸。为了让油菜具有紫罗兰的诸多优良性状，科研人员进行了下图所示实验。下列叙述错误的是(

)A．制备原生质体需将植物组织切块用含纤维素酶和果胶酶的等渗或略高渗溶液处理B．细胞融合依赖生物膜的流动性，获得的融合原生质体需放在无菌水中以防杂菌污染C．由愈伤组织到杂种植株培养过程中，需调整生长素与细胞分裂素比例以诱导根、芽分化D．获得杂种植株后，可借助抗原—抗体杂交、病虫感染实验进行新性状表达的鉴定13．(2022·江苏淮安·模拟预测)研究植物脱毒对地下土壤生态系统的影响，提高植物对环境的适应和改造能力，对于实现未来高产高效农业的发展具有重要意义。下列叙述正确的是(

)A．分生组织等外植体必须经过灭菌后才能接种到培养基上B．该过程所用的培养基只能给外植体提供无机营养C．地下土壤微生物在土壤生态系统中只有消费者和分解者D．经单次a→f培养形成的植株不一定是符合生产要求的无病毒植株14．(2022·山东·烟台二中模拟预测)东方草莓生活在长白山高海拔地区，具有抗寒特性。安娜草莓是一种可四季结果的草莓品种。科学家以上述两种草莓为材料，利用植物体细胞杂交技术培育抗寒的四季草莓，实验过程中，研究者探究了不同浓度PEG的融合效果，结果如表所示。下列说法错误的是(

)PEG浓度(%)融合率(%)2006825297306033546340280A．诱导细胞融合前应用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁B．表中结果说明，高浓度的PEG会抑制原生质体促融C．可通过细胞体积大小等指标从杂交体系中筛选出融合原生质体D．融合细胞经植物组织培养发育成的个体不一定为抗寒四季草莓15．(2022·湖北·襄阳五中三模)外植体及愈伤组织褐变是指在获取外植体时，由于部分组织细胞结构被破坏而出现的植物组织褐色化现象。研究发现，褐变过程主要与液泡中的多酚物质和细胞质基质中的多酚氧化酶(PPO)有关，其主要机理如下图所示。相关叙述不正确的是(

)A．减小外植体的体积可有效降低褐变率B．多酚物质和PPO分布场所不同可避免植物组织褐变C．连续转移培养可减轻醌类化合物对外植体的毒害作用D．醌类化合物的产生与聚集会进一步加剧植物组织褐变16．(2022·辽宁丹东·二模)利用相关工程技术可以获得抗黑腐病杂种黑芥—花椰菜植株。已知野生黑芥(2n=16)具有黑腐病的抗性基因，而花椰菜(2n=18)易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，技术人员用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失再生能力，再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合，流程如下图。下列说法错误的是(

)A．将杂种植株栽培在含有黑腐病菌的环境中，可筛选出高抗性杂种植株B．经过②操作后，显微镜下观察融合的活细胞中有供体的叶绿体存在可作为初步筛选杂种细胞的标志C．融合成功的杂种细胞中染色体数目均相同D．此项技术可以打破生殖隔离，实现远缘杂交育种17．(2022·江西·模拟预测)遗传学理论可用于指导科研、生产及生活实践，下列叙述正确的是(

)A．不同基因型的雌雄配子之间的随机结合而实现基因重组，可用于指导杂交育种B．DNA的X射线衍射图谱这一物理模型为DNA分子双螺旋结构模型的构建提供了理论基础C．花药经培养和染色体加倍后获得基因型纯合的新品种的原理可用于指导多倍体育种D．密码子的简并性为生物进化是中性突变的积累提供了理论依据18．(2022·浙江·模拟预测)下图表示兰花叶片植物组织培养的过程，下列相关叙述错误的是(

)A．光照条件有利于步骤①诱导形成愈伤组织B．通过消毒和无菌操作避免培养过程中发生杂菌污染C．步骤②所用的培养基中细胞分裂素比例高于生长素比例D．与步骤②相比，步骤③需降低培养基中营养物质的浓度19．(2022·湖北省罗田县第一中学模拟预测)一种已分化细胞转变成另一种分化细胞的现象称为转分化。将发育中的蝾螈晶状体摘除，虹膜上一部分含黑色素的平滑肌细胞就会失去黑色素和肌纤维蛋白，再转变为能产生晶状体蛋白的晶状体细胞，最终再生晶状体。下列说法错误的是(

)A．晶状体的再生过程发生了细胞的分裂与分化B．转分化前后细胞中mRNA和蛋白质的种类和数量均发生了变化C．未摘除晶状体时，平滑肌细胞不转分化为晶状体细胞，说明细胞分化具有稳定性D．离体的植物组织经培养形成愈伤组织的过程是一种转分化现象20．(2022·浙江温州·模拟预测)下图表示植物组织培养过程，下列相关叙述正确的是(

)A．外植体用化学试剂消毒后需经蒸馏水冲洗才可用于接种B．若外植体是带侧芽的菊花茎段，则过程①可不经脱分化过程C．过程②所需的培养基中无机盐浓度比过程①中的高D．过程③需将试管苗置于干旱环境中培养以适应环境21．(2022·辽宁·三模)甲品种番茄的染色体上有多种控制优良性状的核基因，但细胞质中存在雄性不育基因。科研工作者试用植物体细胞杂交的办法，获得具有多种优良性状的雄性可育新品种。以下是培育过程示意图，分析图示，判断下列分析正确的是(

)A．通过植物体细胞杂交而获得的杂种植株不仅含有多种优良性状，并且可以通过父本将信息遗传给后代B．杂交所得到的杂种植物属于多倍体C．细胞融合成功的标志是新细胞核的生成D．组织培养过程中需要添加生长素和赤霉素来调节发育22．(2022·天津和平·二模)下图表示植物激素X和植物激素Y的浓度比对未分化细胞群变化情况的影响，图2为利用某种耐酸植物甲(4N)和高产植物乙(2N)培育高产耐酸植物丙的过程。下列相关叙述正确的是(

)A．植物激素X与植物激素Y的浓度比大于1时，诱导未分化细胞群分化出根B．该实验用的未分化细胞群可来自于不同种植物C．过程①表示在低渗溶液中用酶解法处理植物细胞获得原生质体D．植物丙是六倍体，③是筛选出具有高产性状植株的过程23．(2022·重庆八中模拟预测)花椰菜的维生素含量丰富，能帮助人体提高免疫力、预防高血压、降血糖、降血脂等作用，还是医学界推荐的抗癌食物。花椰菜2n=18种植时容易遭受病菌侵害形成病斑，而紫罗兰请回答：(1)下表是某同学为某植物组织培养提供的培养基配方，你认为该营养液还需补充含_________元素的化合物，培养基的浓度应_____________________(填“大于”“等于”或“小于”)植物细胞液浓度，理由是______________________________。Ca(NO₃)₂KH₂PO₄(NH₄)₂SO₄FeCl₃微量元素H₂O琼脂1.2g0.3g0.28g0.08g微量1000mL适量(2)科研人员分别取紫罗兰叶肉细胞和黑暗处发芽的花椰菜胚轴细胞，过程①经___________________________酶处理后，得到两种原生质体。过程②用________________________试剂诱导两种原生质体融合。显微镜下选择_____________________________特征的细胞，通过植物组织培养技术形成试管苗。(3)对部分杂合新植株的染色体计数，发现杂合新植株体细胞中有58条染色体。从细胞融合时发生的变化角度分析，出现这种现象的原因是___________________________(答出两点变化即可)。24．(2022·天津·耀华中学一模)为探究植物组织培养过程中，外源的生长调节剂的比例如何影响愈伤组织的生长和分化，研究人员先将离体的烟草细胞培养形成愈伤组织，再将愈伤组织分割接种到含有不同比例IAA(生长素)和KT(细胞分裂素类似物)的MS培养基中培养。实验处理与结果如表。请回答下列问题：编号Ms培养基中的激素含量分化情况IAA(mg/L)KT(mg/L)100不分化202分化芽320分化根40.22分化芽50.022分化芽620.02分化根(1)愈伤组织形成和生长、分化常在MS培养基上进行，据此推断MS培养基中的碳源是____________(填“有机碳源”或“无机碳源”)。(2)根据实验结果，可以得出的结论是______________________________。(3)愈伤组织在生长和分化过程中能合成各种激素，进一步研究发现：在3号、4号和5号的愈伤组织中，细胞内源的IAA含量依次为0.381、0.124和0.031(单位μg/25g)；这三组愈伤组织中与IAA代谢有关的某种酶活性差异明显，3号中酶活性最低，5号中酶活性最高。请结合上述材料推断：该酶可能与IAA的______(填“合成”或“分解”)有关，培养基中较高的IAA/KT可能对该酶的活性有______(填“促进”或“抑制”)作用。(4)少量的生长素可显著影响植物的生长发育，体现了激素调节具有____________的特点。(5)愈伤组织经再分化，发育形成试管苗的过程中具有的生理活动有____________。A．DNA复制B．基因重组C．tRNA的形成D．细胞分裂素的合成25．(2022·河北沧州·二模)葡萄扇叶病毒会使葡萄减产10%~50%，国内某团队利用植物组织培养技术获得葡萄脱毒苗，基本过程如下图所示。外植体→脱分化X→回答下列问题：(1)外植体往往选择葡萄植株的____________部位，理由是_____________。(2)脱分化是指____________，影响该过程的植物生长调节剂有____________(答出两种即可)。(3)若要获得原生质体，可先用____________酶处理X，其中酶混合液中常含有一定浓度的甘露醇，目的是____________；若要获得突变体，一般用诱变剂处理X而非外植体，理由是_____________。26．(2022·河北·模拟预测)棉铃虫和蚜虫是常见的植物害虫，Cry1A基因的表达产物对棉铃虫等鳞翅目昆虫有较强的毒性，GNA基因的表达产物对蚜虫等刺吸式口器的昆虫有较强的毒性。科研人员将Cry1A基因与GNA基因连接在一起，构建了双抗虫基因的重组表达载体，并转入烟草细胞，获得了具有双抗性的转基因烟草，其部分过程如图1所示，请分析并回答以下问题：注：Klenow能将黏性末端转变为平末端；图中不同限制酶切出的黏性末端均不同。(1)过程③将Cry1A基因与GNA基因相连，可选用____________(“E·coliDNA连接酶”或“T4(2)过程④应该选用______(填图中限制酶)切割植物表达载体，以便和目的基因相连，形成重组表达载体。(3)将重组表达载体转入农杆菌之前，一般先用______处理农杆菌，使其成为______细胞。(4)让农杆菌侵染烟草叶片前，需要通过实验筛选农杆菌：将培养农杆菌的培养基倒平板后均分为A、B两组，在A组培养基中涂布一定量的链霉素，在B组培养基中涂布等量的卡那霉素和链霉素。往A组培养基中接种适量农杆菌，待长出菌落后，用影印法接种到B组培养基上，实验结果如图2，其中______(填图中对应的数字)菌落对应的农杆菌可能是符合要求的，即含有____________的农杆菌。(5)通过植物组织培养技术培养农杆菌侵染的烟草叶片，获得烟草幼苗，此技术依据的原理是____________。欲从个体水平检测这些植株是否成功导入目的基因，方法是______________________。27．(2022·黑龙江齐齐哈尔·三模)人工种子是由体细胞胚、人工种皮以及提供胚发育的营养(人工胚乳)三部分组成。人工种子在农业、林业生产中具有重要的作用。某研究人员利用体细胞胚作为材料制作人工种子，体细胞胚选用的是胚状体。回答下列问题：(1)胚状体是由植物茎、叶等外植体经过_____技术获得的一种类似于自然胚的结构。该技术的原理是_____，包括的两个重要过程是_____。除胚状体之外，人工种子还可选用_____(答两种