2.1.2植物细胞工程的应用——2022-2023学年高二生物学人教版(2019)选择性必修三同步课时训练
【基础练习】
1.植物细胞工程的应用不包括( )
A.快速繁殖 B.单克隆抗体的制备
C.作物脱毒 D.单倍体育种
2.对人参皂苷干粉工厂化生产,下列哪种技术是必需的( )
A.诱变育种 B.作物脱毒 C.植物细胞培养 D.花药离体培养
3.通过植物组织培养技术繁育农作物,其优点不包括( )
A.加快繁育速度 B.保持亲本优良性状 C.培育出无病毒植株 D.改变植物的基因型
4.下列与植物细胞工程有关的叙述,错误的是( )
A.单倍体育种是一种作物育种的有效途径
B.细胞全能性理论是植物细胞工程的理论基础
C.在脱分化和再分化过程中,基因表达情况有差异
D.在脱分化和再分化过程中,激素用量的比例一致
5.有关植物细胞工程应用的叙述,错误的是( )
A.利用组织培养技术获得的试管苗,能保持亲本的优良性状
B.利用组织培养技术培养脱毒苗,获得具有抗病毒的新品种
C.利用细胞培养技术获得人参皂苷,实现了细胞产物的工厂化生产
D.利用体细胞杂交技术获得“白菜甘蓝”,实现了生物的远缘杂交育种
6.植物细胞工程在农业、医药等方面有着广泛的应用,并且取得了显著的社会效益和经济效益。下列关于这方面的叙述正确的是( )
A.铁皮石斛试管苗的快速繁殖属于微型繁殖技术
B.取马铃薯的茎段经酒精和次氯酸钠消毒可培养成脱毒作物
C.油菜经单倍体育种培育成的作物都是稳定遗传且表型一致
D.紫草细胞要经过脱分化和再分化培育才可进行工厂化生产提取药物和色素
【能力提升】
7.20世纪60年代,以植物细胞克隆为代表的细胞工程诞生。随后,植物花药培养、原生质体培养以及植物体细胞杂交技术得以确立和发展,标志着植物细胞工程技术进入了高速发展的阶段。下列有关说法不正确的是( )
A.在胡萝卜组织培养过程中,愈伤组织的培养过程需要灭菌和适温恒温、激素等条件
B.试管苗不可以直接移栽入土
C.在进行植物体细胞杂交之前,必须先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,获得原生质体
D.进行原生质体融合的化学法包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+—高pH融合法等
8.人参皂苷具有抗肿瘤等作用,科研人员设计如图1所示流程制备人参皂苷Rg3,并研究了过程③生物反应器中人参细胞产量、人参皂苷Rg3产量随培养时间的变化,结果如图2。下列叙述正确的是( )
A.图1体现了植物细胞的全能性
B.图1中过程②常需用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理,将愈伤组织分散成单个细胞
C.图1中过程③只能静置培养,以利于细胞聚集
D.由图2可知,影响人参皂苷Rg3产量的因素有人参细胞的数量和培养时间
9.下图表示马铃薯茎尖外植体大小对幼苗的成苗率和脱毒率的影响。相关叙述错误的是( )
A.培育脱毒苗所依据的原理有基因突变和细胞全能性
B.培育脱毒苗的过程中涉及脱分化和再分化两个阶段
C.茎尖越小,脱毒率越高,成苗率越低
D.自然条件下无性繁殖的作物更容易将病毒传播给后代
10.如图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径,下列叙述不正确的是( )
A.该途径得到高产细胞群后转移到液体培养基中扩大培养
B.需在无菌和人工控制的条件下进行
C.经过程①细胞的形态和结构发生了变化
D.过程①一般需要适当时间和强度的光照
11.下列关于植物组织培养及其应用的叙述,不正确的是( )
A.离体的植物组织、器官必须经过灭菌才能接种到组织培养基中
B.以植物芽尖为材料通过组织培养可以获得抗毒新品种
C.生长素、细胞分裂素的协同调节作用在组织培养中非常重要
D.以人工膜包裹植物愈伤组织和营养物质可制得人工种子
12.虎头兰的花色泽艳丽、体态优美香味素雅,但其种子繁殖率低,为尽快推广种植,可应用人工种子技术获得大量优质苗。相关叙述正确的是( )
A.采用茎尖脱分化形成的愈伤组织制备人工种子
B.人工胚乳中含有无机盐糖类、植物激素、抗生素等
C.人工种皮应具有无毒、抗菌透气等特点
D.通过人工种子繁殖,子代能保持亲代优良性状,不会发生变异
13.下列关于植物细胞工程在实际中应用的分析和叙述,其中正确的是( )
A.利用植物组织培养进行作物脱毒,需选择茎尖、芽尖等部位,是因为这些部位细胞分裂旺盛,不会或极少感染病毒
B.利用植物组织培养获取突变体,需培养至愈伤组织,因为其细胞分裂旺盛,易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变
C.单倍体育种中的花药离体培养属于植物组织培养,需用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子,更容易诱发染色体数目加倍
D.利用植物组织培养制作人工种子时,可培养至胚状体阶段,因为胚状体相当于胚,胚是种子中新植物的幼体,易发育成完整植株
14.通过植物细胞工程技术,可利用甲(高产不耐盐)、乙(低产耐盐)的两种二倍体植物培育高产耐盐的杂种植株,实验流程如图所示。下列叙述错误的是( )
A.①利用了酶的专一性,获得的原生质体结构与动物细胞相同
B.②到③的过程中,杂种细胞内高尔基体和线粒体活动明显增强
C.由④到目的植株需进一步筛选的原因是④中含有高产不耐盐品种
D.目的植株相对于甲、乙而言发生了染色体数目变异
15.下图是植物细胞工程在生产中的部分应用过程,据图回答:
(1)通过①→②→③→④培育出转基因新类型植株的过程中,将外源基因导入植物细胞采用最多的方法是_____。
(2)通过⑤→⑥→③→④培育出杂种植株的过程,是_____技术。
(3)若进行植物花药离体培养,在选择花药时,一般要通过镜检来确定其中的花粉是否处于适宜的发育期,一般来说,在_____期,细胞核由中央移向细胞一侧的时期,通常选择_____的花蕾,花药培养成功率最高。
答案以及解析
1.答案:B
解析:植物细胞工程可以对植物进行快速繁殖、可以对作物脱毒(一般用茎尖)、可以进行单倍体育种,但是单克隆抗体的制备是动物细胞工程。
故选B。
2.答案:C
解析:可利用人参细胞培养来生产人参中的人参皂苷,C正确。
3.答案:D
解析:植物组织培养技术不仅可以高效快速地实现种苗的大量繁殖,还可以保持优良品种的遗传特性,并可通过作物脱毒提高作物产量,改善作物品质,A、B、C不符合题意;植物组织培养技术属于无性繁殖,不能改变植物的基因型,D符合题意。
4.答案:D
解析:A、单倍体育种其原理是染色体变异和细胞全能性,通过对二倍体植株的花药进行植物组织培养,形成单倍体植株,后经人工诱导产生纯合二倍体植株,从而选择优良品种,极大了缩短育种年限,可以作为作物育种一种的有效途径,A正确;
B、细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后,仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能,植物细胞工程正是以植物细胞的全能性为理论基础,B正确;
C、脱分化是指已分化的细胞状态改变后分裂产生愈伤组织的过程,再分化是指愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程,其中基因会选择性表达,导致有所差异,C正确;
D、脱分化是是指已分化的细胞状态改变后分裂产生愈伤组织的过程,其中生长素和细胞分裂素的比例应适中,从而促进愈伤组织的形成;再分化是指愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程,其中若是分化形成根,生长素和细胞分裂素的比例应高,从而利于根的分化,抑制芽的形成,若是分化形成芽,生长素和细胞分裂素的比例应低,从而利于芽的分化,抑制根的形成,D错误;
故选D。
5.答案:B
解析:A、利用组织培养技术获得的试管苗,属于无性生殖,因此用组织培养技术获得的植株,能保持亲本的优良性状,A正确;
B、利用组织培养技术培养脱毒苗,获得不含病毒的品种,但该品种不能抗病毒,B错误;
C、利用细胞培养技术获得人参皂苷,实现了细胞产物的工厂化生产,该过程中通常只需要培养到愈伤组织阶段,C正确;
D、植物体细胞杂交技术能克服生物远缘杂交不亲和障碍,实现了生物的远缘杂交育种,D正确。
故选B。
6.答案:A
解析:A、铁皮石斛试管苗通过植物组织培养技术获得,属于植物繁殖的新途径微型繁殖技术,A正确;
B、利用植物的幼嫩的芽或茎进行植物组织培养技术可以培育脱毒苗,因为茎尖、芽尖等分生区病毒很少或无毒,B错误;
C、单倍体育种是植物育种手段之一,即利用植物组织培养技术(如花药离体培养等)诱导产生单倍体植株,再通过某种手段使染色体组加倍(如用秋水仙素处理),从而使植物恢复正常染色体数。单倍体育种可以快速获得具有优良性状的纯合子,缩短育种年限,杂种亲本通过单倍体育种获得的新品种表型不同,C错误;
D、植物组织培养技术是在无菌和人工控制的条件下,让离体的组织和细胞在特定培养基上先脱分化得到愈伤组织,再分化得到胚状体、丛芽等,进而得到新植株,该技术可实现作物的工厂化生产,利用植物组织培养技术生产细胞产物时,有时只需将外植体培养到愈伤组织,从愈伤组织中获取产物,紫草细胞只要经过脱分化形成愈伤组织即可进行工厂化生产提取药物和色素,D错误。
故选A。
7.答案:A
解析:在胡萝卜组织培养过程中,愈伤组织的培养需要消毒和一定的温度、激素等条件,而灭菌会损害愈伤组织,A错误;移栽前先打开封口膜或瓶盖,让试管苗在培养箱内生长几日,用流水洗掉根部的培养基后,将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中,待其长壮后再移栽入土,B正确;在进行植物体细胞杂交之前,必须先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,获得原生质体,C正确;诱导原生质体融合的化学法包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+—高pH融合法等,D正确。
8.答案:D
解析:图1为制备人参皂苷Rg3的流程,图2表示生物反应器中人参细胞产量、人参皂苷Rg3产量随培养时间的变化。图1过程通过①②获得了细胞株,并没有产生完整个体,所以没有体现植物细胞的全能性,A错误;图1中过程②需要将愈伤组织分散成单个细胞,但不能用胶原蛋白酶或胰蛋白酶处理,B错误;图1中过程③通常采用振荡培养获得大量组织细胞,除有利于增加溶解氧外,还能防止细胞聚集,C错误;由图2可知,人参皂苷Rg3产量在一定范围内,随人参细胞产量(数量)和培养时间增加而增加,D正确。
9.答案:A
解析:A.马铃薯茎尖病毒极少甚至无病毒,因此可利用马铃薯茎尖进行组织培养形成脱毒苗,所依据的原理是细胞全能性,没有基因突变,A错误;
B、培育脱毒苗的过程中利用了植物组织培养技术,涉及脱分化和再分化两个阶段, B正确;
C.据图可知,实验结果表明茎尖越小,脱毒率越高,成苗率越低,C正确;
D、无性繁殖能保持亲本的遗传特性,因此自然条件下无性繁殖的作物更容易将病毒传播给后代, D正确。
故选A。
10.答案:D
解析:图示是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径,其中①表示脱分化过程,②表示将愈伤组织分散成单个细胞,③表示细胞增殖过程。获得高产细胞群后应继续在液体培养基中扩大培养,以便提取细胞产物,A正确;为防止污染,需在无菌和人工控制的条件下进行,B正确;图中①是脱分化过程,经该过程细胞的形态和结构发生了变化,成为不定形的薄壁细胞,C正确;过程①是脱分化过程,不需要光照,D错误。
11.答案:ABD
解析:A、离体的植物组织、器官必需经过消毒才能接种到组织培养基中,A错误;
B、以茎尖为材料通过组织培养可以获得的脱毒苗,但是不是新品种,获得抗病毒的新品种必须经过转基因技术获得,B错误;
C、生长素、细胞分裂素的协同调节作用在组织培养中非常重要,比例适中诱导形成愈伤组织,生长素比例高诱导生根,上生长素比例低诱导生芽,C正确;
D、以人工膜包裹胚状体和营养物质可制得人工种子,D错误。
故选ABD。
12.答案:BC
解析:A、采用茎尖再分化形成的胚状体或顶芽、腋芽、不定芽制备人工种子,A错误;
B、人工胚乳中含有无机盐糖类、植物激素、抗生素等,B正确;
C、人工种皮应具有无毒、抗菌透气等特点,C正确;
D、通过人工种子繁殖,子代能保持亲代优良性状,也可能会发生变异,D错误。
故选:BC。
13.答案:ABD
解析:利用植物组织培养进行作物脱毒,需选择茎尖、芽尖等部位,是因为这些部位细胞分裂旺盛,不会或极少感染病毒,再生的植株就有可能不带病毒;利用植物组织培养获取突变体,需培养至愈伤组织,因为愈伤组织处于不断分裂的状态,细胞分裂旺盛,易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变;单倍体育种中的花药离体培养属于植物组织培养,需用一定浓度的秋水仙素处理单倍体幼苗,更容易诱发染色体数目加倍,而单倍体通常不产生种子;利用植物组织培养制作人工种子时,可培养至胚状体阶段,因为胚状体相当于胚,胚是种子中新植物的幼体,更易发育成完整植株。
14.答案:AC
解析:由图分析可知:①是利用纤维素酶和果胶酶获取原生质体的过程,获得的原生质体结构与动物细胞不相同,如细胞中没有中心体,A错误;②到③的过程是融合细胞再生细胞壁的过程,而高尔基体与植物细胞壁的形成有关,故杂种细胞内高尔基体和线粒体(提供能量)活动明显增强,B正确;④是筛选具有耐盐特性的胚状体,但不能确定其是高产还是低产,故需要进一步筛选,C错误;甲、乙是二倍体植株,通过体细胞杂交技术获得的目的植株是四倍体,故目的植株相对于甲、乙而言发生了染色体数目变异,D正确。
15.答案:(1)农杆菌转化法
(2)植物体细胞杂交
(3)单核;完全未开放
2