1、第一节第一节 细胞工程概述细胞工程概述 课后分层训练 (时间：30 分钟) 对点强化 强化点 1 植物细胞的全能性及植物组织培养 1.下列有关植物细胞全能性的叙述，正确的是( ) A.植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因 B.植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含基因不同 C.高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性 D.紫色糯性玉米种子培育成植株，这反映植物种子具有全能性 解析 体细胞和生殖细胞都含有发育成完整个体所必需的全部基因，A 错误；植 物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是基因的选择性表达，B 错误；高 度分化的植物细胞只有在离体情况下
2、才能表现出全能性，C 正确；紫色糯性玉米 种子培育成植株属于自然生长过程，不属于植物组织培养，不能体现植物细胞的 全能性，D 错误。 答案 C 2.如图为生长素和细胞分裂素在烟草愈伤组织培养中所做的实验，其中图甲作为 对照，图乙中愈伤组织已分化出根，这说明图乙培养基中( ) A.细胞分裂素多，生长素少 B.细胞分裂素少，生长素多 C.细胞分裂素和生长素量相等 D.只有生长素 解析 生长素和细胞分裂素的比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成，故愈 伤组织分化出根，说明培养基中生长素多，细胞分裂素少。 答案 B 3.下列有关植物组织培养过程中愈伤组织的说法错误的是( ) A.愈伤组织是离体植物细胞
3、经过脱分化和再分化形成的 B.培养基中生长素和细胞分裂素的比值不同，愈伤组织分化的结果不同 C.愈伤组织为具有分生能力的薄壁细胞 D.愈伤组织在一定条件下培养可以形成完整的植株 解析 愈伤组织是离体植物细胞经过脱分化形成的，A 错误；培养基中生长素和 细胞分裂素的比值不同，愈伤组织分化的结果不同，B 正确；愈伤组织为具有分 生能力的薄壁细胞，C 正确；愈伤组织在一定条件下培养可以再分化形成完整的 植株，D 正确。 答案 A 4.下图为转基因烟草培育过程流程图，请回答： (1)携带外源基因的质粒除了含有外源基因外，还包括_、_、复制 原点和标记基因， 其中标记基因的作用是_， 构建携带外源基因的
4、质粒时，需要使用的工具酶是_。 (2)图中目的基因导入烟草细胞的方法是_， 感染过程是利用农杆菌中 Ti 质粒上的_， 使外源基因进入并整合到烟草细 胞染色体DNA上。 此外另一十分简便经济的导入方法是_。 (3)将含有目的基因的受体细胞培养成烟草植株的技术叫做_，其理论基础 是_，图中的生根、长芽过程属于_过程。 (4)在培养过程中，除添加必要的营养物质，还需要向培养基中添加_，同 时除提供适宜的温度、光照和氧气等环境条件外，成功的另一关键是_。 解析 (1)基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等，其中标记 基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛
5、 选出来；构建基因表达载体时，首先需用限制酶切割含有目的基因的外源 DNA 分子和载体， 其次还需用DNA连接酶将目的基因和载体连接形成重组DNA分子。 (2)由图可知，将目的基因导入受体细胞的方法是农杆菌转化法，其原理是：农杆 菌中的 Ti 质粒上的 TDNA 可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的 DNA 上。 根据农杆菌的这一特点， 如果将目的基因插入到 Ti 质粒的 TDNA 上， 通过农杆菌的转化作用， 就可以把目的基因整合到植物细胞中染色体的DNA上。 将目的基因导入植物细胞的另一十分简便经济的方法是花粉管通道法。(3)将转基 因细胞培养成转基因植株还需采用植物组织培养技术，
6、其理论基础是植物细胞具 有全能性。植物组织培养包括脱分化和再分化两个重要的步骤，图中的生根、长 芽过程属于再分化过程。(4)决定脱分化和再分化的关键因素是植物激素的种类及 比例，因此在培养过程中，除添加必要的营养物质，还需要向培养基中添加植物 激素；植物组织培养时除提供适宜的温度、光照和氧气等环境条件外，成功的另 一关键是无菌操作。 答案 (1)启动子 终止子 鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的 基因的细胞筛选出来 限制酶和 DNA 连接酶 (2)农杆菌转化法 TDNA 花 粉管通道法 (3)植物组织培养 植物细胞具有全能性 再分化 (4)植物激素 无菌操作 强化点 2 植物体细胞
7、杂交 5.如图是甲、乙两种植物体细胞杂交的过程，下列有关分析错误的是( ) A.过程表示用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁 B.过程的原理为细胞膜的选择透过性 C.过程是杂种细胞再生出细胞壁的过程 D.过程和分别表示脱分化、再分化过程 解析 过程为酶解法去除细胞壁，利用了纤维素酶和果胶酶，A 正确；过程 为原生质体融合的过程，其原理是细胞膜的流动性，B 错误；过程是杂种细胞 再生出细胞壁的过程，C 正确；过程是脱分化过程，过程是再分化过程，D 正确。 答案 B 6.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
8、。 下列错误的是( ) 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，这种培育技术称为植物体细胞杂交 技术 D.上述杂种植株属于多倍体 解析 植物体细胞杂交过程，需获得有活力的原生质体，因此，需用纤维素酶和 果胶酶去除掉细胞壁，然后再利用 PEG(聚乙二醇)处理或离心、振动、电击等方 式诱导二者的原生质体融合，A 和 B 正确；形成的融合细胞进一步培养形成愈伤 组织，这是植物组织培养的脱分化过程，C 错误；两种二倍体植株通过植物体细 胞杂交获得的品种为异源四倍体，D 正确。 答案
9、C 7.将烟草和大豆的原生质体混合后，将原生质体转移到适当的培养基上培养，使 原生质体再生出细胞壁，这时，在细胞混合物中，可用显微镜观察到的细胞有 ( ) 烟草大豆杂种细胞 烟草细胞 大豆细胞 烟草烟草细胞 大豆大豆细胞 A. B. C. D. 解析 原生质体的融合，可以是同种细胞之间，也可以是非同种细胞之间；原生 质体有可能发生融合，也可能不发生融合，融合率一般不会达到 100%，综合以 上两点，均有可能存在，因此，A 正确。 答案 A 8.“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、 耐热性强和易于储藏等优点。下图是“白菜甘蓝”的杂交过程示意图。以下说 法正确的是
10、( ) A.除去细胞壁形成原生质体，可运用的酶是纤维素酶、淀粉酶和果胶酶 B.通常可诱导上述原生质体相互融合的方法是 PEG 和灭活的病毒诱导 C.杂种细胞形成的标志是诱导产生了新的细胞壁 D.愈伤组织形成“白菜甘蓝”植物体必须经过脱分化和再分化两个过程 解析 除去细胞壁的酶有纤维素酶和果胶酶；诱导植物原生质体融合不能用灭活 的病毒；杂种细胞形成的标志是诱导产生了新的细胞壁；愈伤组织形成“白菜 甘蓝”植物体属于再分化过程。 答案 C 9.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
11、白质，其培育过程如图所示，请据图回答下列问题： (1)植物体细胞杂交依据的生物学原理有_ _。 (2)过程常用的酶是_，细胞融合完成的标志是_。 (3)植物原生质体融合过程常利用化学试剂_诱导融合，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_种不同的原 生质体(只考虑细胞两两融合的情况)，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)过程和过程依次为_， 过程中的培养基常添加的植物激素是_。 (5)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。若杂种细胞培育成的“番茄马铃薯” 植株为四倍
12、体，则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于_植株。 解析 (1)植物体细胞杂交包括原生质体融合和培育杂种植株两大步骤，两者的原 理分别是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。(2)去除细胞壁常用的酶是纤维素 酶和果胶酶，细胞融合完成的标志是再生出新的细胞壁。(3)化学促融剂是聚乙二 醇， 两两融合的原生质体有三种： 番茄番茄、 马铃薯番茄、 马铃薯马铃薯， 其中杂种细胞的细胞表面有两种颜色的荧光。(4)过程和过程分别表示脱分化 和再分化，诱导细胞分化所用的植物激素主要是生长素和细胞分裂素。(5)“番茄 马铃薯”体细胞有 mn 条染色体，有丝分裂后期染色体数目加倍；由配子发 育成的个体均为单倍体
13、。 答案 (1)细胞膜的流动性、 植物细胞的全能性 (2)纤维素酶和果胶酶 再生出新 的细胞壁 (3)聚乙二醇(或 PEG) 3 融合的细胞表面既有红色荧光又有绿色荧 光 (4)脱分化和再分化 生长素和细胞分裂素 (5)2(mn) 单倍体 综合强化 10.如图是将四倍体兰花的叶片通过植物组织培养形成植株的流程示意图， 相关叙 述中正确的是( ) 四倍体兰花叶片 愈伤组织 根、芽 植株 A.阶段会发生减数分裂过程 B.阶段需要激素，阶段不需要 C.此过程体现了植物细胞具有全能性 D.以此兰花的花药进行离体培养所得到的植株为二倍体 解析 (再分化)阶段产生根、芽是有丝分裂和细胞分化的结果，A 错误
14、； 阶段均需要植物激素的参与，但不同阶段需要的植物激素比例不同，B 错误；该 过程经植物组织培养发育成了完整植株，体现了植物细胞的全能性，C 正确；花 药离体培养得到的植株为单倍体，D 错误。 答案 C 11.如图表示利用棉花叶肉细胞原生质体进行遗传改良的过程， 据图分析错误的是 ( ) A.过程需在适宜条件下用纤维素酶和果胶酶的混合物处理 B.过程能定向诱导原生质体产生优良性状的突变 C.过程中叶肉细胞失去了其特有的结构和功能 D.过程需用适宜浓度配比的激素处理 解析 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此常选用纤维素酶和果胶酶去 除细胞壁，A 正确；紫外线照射诱导生物变异属于基因突变，具
15、有不定向性，B 错误；过程为脱分化，其目的是使原有细胞恢复分裂和分化能力，即失去了其 特有的结构和功能，C 正确；过程为再分化，需用适宜浓度配比的激素进行诱 导，D 正确。 答案 B 12.研究小组用土壤农杆菌与陆地棉叶肉细胞原生质体共同培养获得了转基因陆 地棉，过程如下。请回答下列问题： (1)图 a 表示从已经消毒的叶片中剪取部分植物组织细胞， 图 b 表示制备原生质体， 培养皿中要加纤维素酶和果胶酶， 其原因是_。 (2)图 c 表示用培养基培养原生质体，培养基中加入了适宜浓度的蔗糖，其主要作 用是_。 培养一段时间后，将其与土壤农杆菌混合培养，使重组 Ti 质粒进入_，重 组 Ti 质
16、粒上_段携带了目的基因，可以整合到植物细胞的_上。然 后通过离心的方法，除去多余的土壤农杆菌。 (3)图 e 表示将原生质体培养成愈伤组织，然后将其转移到含有一定抗生素的培养 基中进行培养(图 f)，抗生素的作用是_。 (4)将愈伤组织转移培养基继续培养(图 g)，同时注意调整植物生长调节剂的种类 和含量，其原因是_， 最终获得完整的植株(图 h)。 解析 图示是通过土壤农杆菌与植物细胞原生质体共同培养的方法获得转基因植 物的过程。a 为获取植物细胞；b 为去除细胞壁获取原生质体的过程；c 为用培养 基培养原生质体； d 为土壤农杆菌与植物细胞原生质体共同培养； e 表示脱分化过 程；f 表示
17、用选择培养基进行筛选培养；g 表示再分化过程；h 表示转基因植物幼 苗。(1)图 b 表示用纤维素酶和果胶酶来制备原生质体，原因是植物细胞壁的主要 成分是纤维素和果胶，纤维素酶和果胶酶可除去细胞壁。(2)图 c 表示用培养基培 养原生质体，培养基中加入了适宜浓度的蔗糖，其主要作用是为原生质体提供碳 源和能源并调节渗透压维持原生质体的形态，将其与土壤农杆菌共同培养，使携 带目的基因的 Ti 质粒的 TDNA 进入植物细胞，整合到植物细胞的染色体(染色 体 DNA)上，然后通过离心的方法，除去多余的土壤农杆菌。(3)图 e 表示将原生 质体培养成愈伤组织， 然后将其转移到含有一定抗生素的培养基中进
18、行培养(图 f)， 抗生素的作用是筛选出含目的基因的植物细胞。(4)植物生长调节剂的种类和含量 会影响愈伤组织的分化， 故将愈伤组织转移培养基继续培养(图 g)， 同时注意调整 植物生长调节剂的种类和含量。 答案 (1)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，纤维素酶和果胶酶可除去细胞 壁 (2)为原生质体提供能源并调节渗透压维持原生质体的形状 原生质体(植物 细胞) TDNA 染色体(染色体 DNA) (3)筛选出含目的基因的植物细胞 (4) 植物生长调节剂的种类和含量会影响愈伤组织的分化 13.研究人员用四倍体马铃薯(4n48)和抗青枯病的野生型二倍体马铃薯(2n24) 进行体细胞杂交，培育抗
19、青枯病的马铃薯。 (1)研究人员用四倍体马铃薯的叶片研究原生质体制备条件，结果如表所示： 组别 酶的种类 酶的浓度 原生质体产量 (106个 g 1) 镜检结果 1 纤维素酶 1.0 0.4 未解离的细胞团多 果胶酶 0.5 2 纤维素酶 1.0 0.08 有许多碎片 果胶酶 1.0 3 纤维素酶 0.5 1.5 未完全解离 果胶酶 0.5 4 纤维素酶 0.5 3.4 解离较好细胞破碎 严重 果胶酶 1.0 5 纤维素酶 0.4 18.8 解离充分，碎片少 果胶酶 0.7 据表分析，制备原生质体的最佳组合是第_组，叶片解离程度主要取决 于_的浓度。 制备的原生质体应置于浓度_马铃薯叶片细胞液
20、浓度的溶液中进行培养， 以保持原生质体的正常形态。 (2)为了便于在显微镜下对杂种细胞进行镜检筛选，将用四倍体马铃薯叶片制备的 原生质体与用野生型二倍体马铃薯的_(填“叶片”或“幼根”)为材料制 备的原生质体进行融合。把两种原生质体置于加入_的溶液中促融。 (3)为进一步从染色体水平上检测杂种植株，科学家选取杂种植株根尖进行 _后用碱性染料染色并制片，显微镜下对_期的细胞进行染色体计 数。 (4)为达到育种目标，还需要对杂种植株进行_抗性检测以筛选得到抗性马 铃薯新种。 解析 (1)据表分析， 制备原生质体的最佳组合是第 5 组， 根据第 1 组和第 2 组、 第 3 组和第 4 组的纤维素酶
21、浓度相同，果胶酶浓度不同，镜检结果不同，可知： 叶片解离程度主要取决于果胶酶的浓度。 制备的原生质体应置于浓度略高于马铃薯叶片细胞液浓度的溶液中进行培养， 以保持原生质体的正常形态。(2)可根据染色体的形态和数目对杂种细胞进行镜检 筛选，将用四倍体马铃薯叶片制备的原生质体与用野生型二倍体马铃薯的幼根为 材料制备的原生质体进行融合。(幼根有分裂增殖能力，能观察到染色体)把两种 原生质体置于加入 PEG(或“聚乙二醇”)的溶液中促融。(3)为进一步从染色体水 平上检测杂种植株，科学家选取杂种植株根尖进行解离、漂洗后用碱性染料染色 并制片，显微镜下对有丝分裂中期的细胞进行染色体计数。(4)为达到育种目标， 还需要对杂种植株进行青枯病抗性检测以筛选得到抗性马铃薯新种。 答案 (1)5 果胶酶 略高于 (2)幼根 PEG(或“聚乙二醇”) (3)解离、漂洗 有丝分裂中 (4)青枯病
