1、第二节第二节 植物细胞工程植物细胞工程 课后分层训练 (时间：30 分钟) 对点强化 强化点 1 植物繁殖的新途径 1.下列有关人工种子的叙述，错误的是( ) A.人工种皮中通常需要加入适量的抗生素 B.主体部分是脱分化形成的愈伤组织 C.人工胚乳可以提供营养 D.通过微型繁殖技术获得 解析 种皮中可加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌 等，也可添加植物生长调节剂以调节植物的生长发育，A 正确；人工种子的主体 部分是经过脱分化和再分化过程形成的胚状体、 不定芽、 顶芽或腋芽等， B 错误； 人工胚乳可为人工种子提供营养，C 正确；人工种子是通过微型繁殖技术(植物组 织培养技
2、术)获得的，D 正确。 答案 B 2.现代生物技术可以利用植物体的具有细胞核的活体部分，包括茎尖、叶片和花 药等，在一定的条件及培养基中使它发育成完整的植株。这种技术可以在较短时 间内大量繁殖、培育新品种及防止病毒的危害等。下列关于该生物技术的叙述， 正确的是( ) 常用茎尖或花药培养获得脱毒苗 其应用之一是微型繁殖 这种技术属于 细胞工程 该技术一定要用到纤维素酶和果胶酶 A. B. C. D. 解析 根据题干信息可知，该技术为植物组织培养技术。常用茎尖培养获得脱毒 苗，而花药离体培养获得的是单倍体，往往是高度不育的，错误；植物组织培 养技术的应用之一是微型繁殖，正确；植物组织培养技术属于植
3、物细胞工程， 正确；在植物体细胞杂交技术中用到了纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，而该技 术中不涉及，错误。 答案 B 3.草莓病毒病可使草莓减产 30%80%。培养和应用脱毒苗是改善草莓品质、提 高产量的有效途径。科学家为获得草莓脱毒苗进行实验，选择草莓植株的不同部 位，经过不同条件处理后进行组织培养，统计脱毒率如下表所示。下列有关叙述 正确的是( ) 组别 培养部位 处理 脱毒率 1 盆栽草莓 38 处理 90 天 66% 2 3 mm 茎尖 25 处理 90 天 20% 3 3 mm 茎尖 35 处理 21 天 20% 4 3 mm 茎尖 38 处理 14 天 20% 5 3 mm 茎尖 38
4、 处理 21 天 60% 6 0.3mm 茎尖 38 处理 28 天 73%96% 7 0.3 mm 茎尖 38 处理 46 天 100% A.茎尖切段越小，培养基需添加生长素越多 B.继续提高处理温度可更早获得脱毒苗 C.热处理与茎尖培养相结合脱毒效果更好 D.热处理脱毒法更能有效提高草莓产量 解析 由表格数据无法得到 A 项结论，A 错误；温度过高，会使茎尖细胞死亡， B 错误；选择较短的茎尖，脱毒率更高，更能有效提高草莓产量，D 错误。 答案 C 4.如图为人工种子培养过程流程图解，下列相关叙述中错误的是( ) 植物 叶片 a 叶组 织块 b 愈伤 组织 c 有生根发芽能 力的胚状结构
5、d 人工 种子 e 种苗 A.b、c 过程中植物激素发挥了重要作用，d 表示给胚状体包上人工胚乳和人工种 皮 B.再分化发生在 d 步骤，是愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程 C.人工种子的培育是植物组织培养技术的重要用途之一 D.人工种子可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题 解析 b 表示脱分化过程、 c 表示再分化过程， 这两个过程中植物激素发挥了重要 作用， d 表示给胚状体包上人工胚乳和人工种皮， A 正确； 再分化发生在 c 步骤， B 错误；人工种子的培育是植物组织培养技术的重要用途之一，C 正确；人工种 子可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等
6、问题，D 正确。 答案 B 5.马铃薯是一种重要的经济作物，传统的繁殖方式感染病毒严重，导致产量大大 降低。科研人员利用种苗脱毒技术可有效解决这个问题，基本操作流程如下： 配制培养基外植体的取材和消毒剥离和接种培养和移栽结果检测 请回答问题： (1)该技术称为_，其理论基础是_。 (2)配制培养基，应加入一定量的琼脂、蔗糖、无机盐、维生素、有机添加物等营 养物质，蔗糖除作为碳源外，还具有_的功能。 (3)利用种苗脱毒技术培育马铃薯，常用的培养基有脱分化培养基、生芽培养基、 生根培养基，这三种培养基的主要差异在于_。 (4)在培育过程中， 选取的外植体是_， 原因是_。 (5)对形成的愈伤组织进
7、行培养时需将外植体置于 25 、无菌和_条件 下培养，当试管苗长到 34 片叶时即可移栽。 解析 (1)配制培养基外植体的取材和消毒剥离和接种培养和移栽结果 检测，是应用植物组织培养技术，理论基础是植物细胞具有全能性。(2)蔗糖在培 养基中，可作为碳源，也可为植物生长提供能量和维持一定的渗透压。(3)植物组 织培养中的关键性激素是生长素和细胞分裂素；这两种激素比例不同会影响植物 细胞发育方向。生长素与细胞分裂素的比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形 成。比值低时，有利于芽的分化、抑制根的形成。(4)由于茎尖、芽尖分生区无病 毒或低毒， 因此常作为植物组织培养中的外植体。 (5)植物生长需要进行
8、光合作用， 因此，需将外植体置于 25 、无菌和光照条件下培养，当试管苗长到 34 片叶 时即可移栽。 答案 (1)植物组织培养 植物细胞的全能性 (2)提供能量和维持渗透压 (3)生长素和细胞分裂素的用量和比例不同 (4)茎(芽)尖 茎(芽)尖分生区无病毒或低毒 (5)光照 强化点 2 植物细胞培养技术的应用 6.下列关于细胞产物的工厂化生产的叙述，错误的是( ) A.细胞产物的工厂化生产是植物细胞工程的重要用途之一 B.培养过程中需要先脱分化形成愈伤组织，然后悬浮培养愈伤组织细胞 C.培养的细胞收集后一般要破碎提取有效成分 D.培养的愈伤组织需要经过再分化产生特定的组织细胞后才能产生特定的
9、细胞产 物 解析 细胞产物的工厂化生产是植物细胞工程的重要用途之一，A 正确；培养过 程中需要先脱分化形成愈伤组织，然后悬浮培养愈伤组织细胞，B 正确；培养的 细胞收集后一般要破碎提取有效成分，C 正确；培养的愈伤组织不需要再分化就 能产生特定的细胞产物，D 错误。 答案 D 7.下面的简式表示植物组织培养的大致过程，据此判断错误的是( ) 脱分化 再分化 A.若是来自不同植物体细胞融合的杂种细胞，则可能出现不同植物的遗传特 性 B.若是花粉，则是单倍体植株，经染色体加倍后可得到稳定遗传的品种 C.若是人参细胞，对进行扩大培养可提高细胞产物人参皂甙的产量 D.若是具有杂种优势的农作物细胞，则用
10、进行繁育会发生性状分离 解析 若为植物体细胞杂交产生的杂种细胞，则可能具有不同植物的遗传特 性，A 正确；若为花粉，则为单倍体，需要经过秋水仙素处理后才能得到稳 定遗传的品种，B 正确；若是人参细胞，对愈伤组织扩大培养可用于细胞工 厂化生产获得人参皂甙，C 正确；若是具有杂种优势的农作物细胞，则用进 行繁育发生的是有丝分裂，不会发生性状分离，D 错误。 答案 D 8.紫草素是紫草细胞的代谢产物，可作为生产治疗烫伤药物的原料。研究人员欲 通过植物组织培养技术生产紫草素，下列相关操作不合适的是( ) A.对作为外植体的紫草叶片进行消毒处理既可保证细胞活性也可减轻污染 B.培养基中要加入植物激素保证
11、已分化的植物细胞脱分化形成愈伤组织 C.调节植物激素的种类和比例以保证愈伤组织再分化并得到完整的植株 D.在培养细胞的过程中要不断通入无菌空气以保证氧气的充足供应 解析 外植体消毒既可保证细胞活性也可减轻污染，A 正确；脱分化过程需要生 长素和细胞分裂素的共同调节，B 正确；生产紫草素利用的是愈伤组织，不需要 进行再分化过程，C 错误；培养过程中要保证氧气的充足供应，D 正确。 答案 C 9.在下列选项中，没有采用植物组织培养技术的一项是( ) A.利用花药离体培养得到单倍体植株 B.利用基因工程培育抗棉铃虫的棉花植株 C.利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，得到多倍体植株 D.利用细胞工程培育
12、“番茄马铃薯”杂种植株 解析 利用花药离体培养得到单倍体植株过程中需要用到植物组织培养技术；利 用基因工程培育抗虫棉用到植物组织培养技术；利用秋水仙素处理萌发的种子或 幼苗，得到多倍体植株，不需要用植物组织培养技术；利用细胞工程培育杂种植 株，也涉及植物组织培养技术。 答案 C 10.红豆杉能产生抗癌药物紫杉醇，但红豆杉生长十分缓慢，数量有限且紫杉醇含 量非常低。因此，研究人员尝试运用现代生物技术培育产生紫杉醇的柴胡，将红 豆杉(2n24)与柴胡(2n12)进行了不对称体细胞杂交。 (1)细胞进行有丝分裂时需要微管聚合和解聚的正常动态平衡，从而在有丝分裂的 _期染色体能够随微管解聚产生的拉力和
13、微管聚合产生的推力，向两极移 动。 紫杉醇通过影响癌细胞在有丝分裂时_的形成， 导致染色体数目异常， 从而抑制了癌细胞分裂和增殖。 (2)科研人员剥离红豆杉种子的胚作为外植体接种于经过_处理的培养基 上，诱导形成愈伤组织。 (3)将红豆杉愈伤组织和柴胡愈伤组织用_酶分别处理，各自获得有活力的 原生质体。用一定剂量的紫外线照射红豆杉原生质体，破坏部分染色体，与未经 紫外线照射的柴胡原生质体用化学诱导剂_诱导融合，得到融合细胞。 (4)诱导融合后，科研人员只统计了 7 组染色体数目不大于 24 条的细胞，如下表 所示。 材料 融合细胞组号 1 2 3 4 5 6 7 染色体数/条 911 12 1
14、214 1216 13 14 24 科研人员筛选的目标细胞不包括染色体数目大于 24 条的细胞， 因为柴胡细胞染 色体数为 12 条，并且红豆杉细胞_。 实验时，科研人员判断组号为_的细胞为杂交细胞，并进一步采用 PCR 方法鉴定这几组细胞。PCR 扩增 DNA 时，需要分别以红豆杉和柴胡的特异 DNA 序列为_，扩增红豆杉、柴胡和杂交细胞的 DNA，观察并比较扩增 DNA 的电泳结果。 (5)图中 A、B、C 所示的是不同的培养结果，该不同结果的出现主要是由于培养 基中两种激素用量的不同造成的，这两种激素是_。A 中的愈伤 组织是杂交细胞经_形成的。 (6)红豆杉和柴胡的_较远，两种植物细胞
15、的染色体间排斥较为明显，应在 能够高效合成紫杉醇的杂交细胞中选择_的核基因含量较低的杂交细胞进 行培养。 解析 由图可知本题考查细胞工程和植物组织培养相关知识，意在考查考生对知 识点的识记理解掌握和分析应用能力。(1)染色体数目异常说明是在后期染色体不 能移向两极，而此时需要纺锤丝的牵引，纺锤体的形成是在有丝分裂的前期。(2) 外植体要接种在灭过菌的培养基上，在植物组织培养过程中严格要求无菌。(3)愈 伤组织含有薄的细胞壁，要获得原生质体，需要用纤维素酶和果胶酶去除掉细胞 壁。诱导细胞融合的化学物质是 PEG。(4)因为题干说明将红豆杉(2n24)与柴胡 (2n12)进行了不对称体细胞杂交，红
16、豆杉的一个染色体组应含有 12 条染色体， 柴胡含有12条染色体， 所以融合在一起的杂交细胞中染色体数目不应超过24条。 因为目标是染色体数目大于 12 但小于 24 的，所以第 3、4、5、6 组是初步筛选的 符合目标的杂交细胞。因为此时的细胞是融合细胞既含有红豆杉的部分 DNA 也 含有柴胡的 DNA，所以应分别用红豆杉和柴胡的特异 DNA 序列作为引物进行 PCR，分别扩增出红豆杉、柴胡和杂交细胞的 DNA，再进行电泳检测。(5)图中的 A 是愈伤组织，B 是丛芽，C 是根，这主要和培养基中生长素和细胞分裂素的比 值有关。生长素用量与细胞分裂素用量比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形 成
17、；比值低时，有利于芽的分化、抑制根的形成。比值适中时，促进愈伤组织的 形成。愈伤组织是脱分化形成的。(6)红豆杉和柴胡的亲缘关系较远，所以两种植 物细胞的染色体间排斥较为明显。应在能够高效合成紫杉醇的杂交细胞中选择红 豆杉的核基因含量较低的杂交细胞进行培养，这样既能产生较多的紫杉醇又能减 少排斥。 答案 (1)后 纺锤体(纺锤丝) (2)灭菌(或“无菌”) (3)纤维素酶和果胶 PEG(或“聚乙二醇”) (4)一个染色体组的染色体数为 12 条 3、4、5、6 引物 (5)细胞分裂素、生长素 脱分化 (6)亲缘关系 红豆杉 综合强化 11.实验人员利用矮牵牛(二倍体，2n14)的红色花瓣细胞(
18、液泡呈红色)与枸杞(四 倍体，4n48)叶肉细胞，制备了相应的原生质体，并诱导其融合，经筛选、培养 获得杂种植株。下列有关叙述错误的是( ) A.获得该杂种植株克服了远缘杂交不亲和的障碍 B.可利用电激、离心等方法诱导原生质体融合 C.可利用光学显微镜观察，筛选出杂种原生质体 D.若原生质体均为两两融合，则融合后的细胞中染色体数目均为 62 条 解析 获得该杂种植株的方法是植物体细胞杂交技术，其最大的优点是克服远缘 杂交不亲和障碍，A 正确；诱导植物原生质体融合时，可以采用物理方法(电激、 离心、振动等)和化学方法(聚乙二醇)，B 正确；杂种原生质体的染色体数目是两 种细胞染色体数目之和，可通
19、过显微镜观察到染色体数目的变化，所以可利用显 微镜筛选得到融合后的杂种原生质体，C 正确；若原生质体均为两两融合，则会 形成 3 种细胞，即矮牵牛细胞自身融合的细胞、枸杞细胞自身融合的细胞，杂种 细胞，所以融合后的细胞中染色体数目为 28 条或 96 条或 62 条，D 错误。 答案 D 12.采用如图所示的方法获得纯合高蔓抗病番茄植株(两对相对性状位于两对同源 染色体上)。下列叙述正确的是( ) A.过程为杂交育种，F2中符合生产要求的个体占 1/4 B.过程可取任一植株的适宜花药作培养材料 C.过程为基因工程育种，不涉及细胞工程技术 D.单倍体育种与基因工程的变异类型相同 解析 过程为杂交
20、育种，符合生产要求的一定是纯合高蔓抗病番茄植株，而这 一表现型的纯合子在 F2中占 1/16，A 错误；过程属于单倍体育种，由于 F1植 株的基因型相同， 所以取任一植株的花药离体培养都能达到相同的目的， B 正确； 过程是植物组织培养的过程，C 错误；单倍体育种的变异类型是染色体变异， 而基因工程的变异类型是基因重组，D 错误。 答案 B 13.植物细胞杂交可以培养杂种植物， 下列是某科研小组的操作。 请回答相关问题： (1)将甲、乙两个不同品种的植株进行杂交，首先要去掉植物细胞的细胞壁，采用 的酶是_，得到原生质体甲和原生质体乙，然后进行人工诱导形 成细胞团，通常采用的促融剂是_。 (2)
21、甲细胞的基因型为 Gg， 乙细胞的基因型为 Hh(两对基因位于不同对的同源染色 体上)，两两融合后所形成细胞的基因型为_。 (3)经研究发现，在光照强度大于 800 lx 时，只有同时存在 G 和 H 基因的细胞才 能分化形成丛芽，可据此筛选出杂种细胞。丛芽进一步培养长大为植株，该植株 自交后代中，继续在大于 800 lx 的光照下培养，能长成植株个体的基因型为 _。 (4)在进行分化培养时需要换瓶操作，换瓶的主要目的是_。 解析 (1)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此用酶解法去除植物细胞的 细胞壁所需的酶为纤维素酶和果胶酶。人工诱导原生质体融合的过程，常用的化 学试剂是聚乙二醇。 (
22、2)甲、 乙细胞两两融合时， 可以发生甲、 乙细胞的自身融合， 也可以发生甲和乙之间的融合，由此可知两两融合后所形成细胞的基因型为 GGgg，HHhh，GgHh。(3)由信息“只有同时存在 G 和 H 基因的细胞才能分化形 成丛芽”， 则其自交后代中能长成植株个体的基因型中必须同时含有G和H基因， 由此可知符合题意的基因型为 GGHH，GgHh，GGHh，GgHH。(4)在进行分化培 养时需要换瓶操作，换瓶的主要目的是更换营养物质，改变激素的浓度配比。 答案 (1)纤维素酶和果胶酶 聚乙二醇 (2)GGgg，HHhh，GgHh (3)GGHH，GgHh，GGHh，GgHH (4)改变培养基中的
23、激素浓度配比 14. 草莓品种繁多、营养丰富，果肉中含有大量的糖类、维生素、果胶等营养物 质。请分析回答： (1)野生草莓果实小， 营养物质含量低， 不宜大面积种植， 可采用低温诱导的方法， 培育获得_植株，从而达到增大果实、增加营养物质含量的目的。 (2)若要利用人工种子培育大量无病毒草莓植株，一般选取一定大小的 _进行组织培养，先通过_形成愈伤组织，再经过再分化培养 得到_，裹上人工种皮制备成人工种子。用于植物组织培养的培养 基中，除含有必要的营养物质外，还需添加_。 (3)草莓和黑莓属于不同的物种，可采用_技术获得杂种植株。该技术 必须先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁， 获得_后才能诱导
24、融合。 与杂交育种相比，该技术的优点是_。 解析 (1)野生草莓果实小，营养物质含量低，不宜大面积种植，可采用低温诱导 的方法，培育获得多倍体植株。(2)植物的分生区附近(如茎尖)几乎没有病毒，故 若要利用人工种子培育大量无病毒草莓植株，一般选取一定大小的茎尖进行组织 培养，先通过脱分化形成愈伤组织，再经过再分化培养得到胚状体，裹上人工种 皮制备成人工种子。用于植物组织培养的培养基中，除含有必要的营养物质外， 还需添加植物激素。(3)不同物种之间存在生殖隔离，可采用植物体细胞杂交技术 获得杂种植株。先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得原生质体，再诱导原 生质体融合，与杂交育种相比，该技术的优点是能克服生物远缘杂交不亲和的障 碍。 答案 (1)多倍体 (2)茎尖 脱分化 胚状体 植物激素 (3)植物体细胞杂交 原生质体 能克服生物远缘杂交不亲和的障碍