(5)植物细胞工程的基本技术
——高二生物学人教版(2019)选择性必修三课时优化训练
1.下列关于植物组织培养的叙述,不正确的是( )
A.培养基中添加蔗糖可为植物细胞提供营养、调节渗透压
B.离体的植物幼叶、茎尖、花药等可作为组织培养的外植体
C.只有生长素比例明显高于细胞分裂素时才能诱导再分化
D.脱分化阶段一般不需要光照,再分化阶段需要弱光照射
2.为培育具有市场竞争力的无籽柑橘,研究者设计如下流程。下列相关叙述不正确的是( )
A.过程①需使用几丁质酶处理 B.实现过程②可采用高Ca2+—高pH融合法
C.过程③需应用植物组织培养技术 D.三倍体植株可结出无籽柑橘
3.下列关于影响植物组织培养的因素的叙述,不正确的是( )
A.幼嫩组织较成熟组织易培养成功
B.给外植体消毒用70%酒精和5%的次氯酸钠溶液
C.生长素与细胞分裂素含量之比较高时有利于芽的分化
D.pH、温度、光照条件等对植物组织培养也特别重要
4.如图为植物组织培养过程示意图,下列叙述错误的是( )
A.从理论上讲,①可以是植物体的每一个活细胞
B.为防止杂菌污染,植物组织培养过程要进行严格的无菌操作
C.①→②过程中,通过有丝分裂产生一团具有特定结构和功能的由薄壁组织细胞组成的愈伤组织
D.②→③的再分化过程中,细胞增殖的方式为有丝分裂
5.如图为烟草植物组织培养的过程。下列有关叙述正确的是( )
A.从过程①获取的根组织块应做较彻底的灭菌处理
B.过程②应根据要求使用适宜的培养基
C.过程③表示脱分化,其实质是基因的选择性表达
D.X细胞丧失全能性
6.下图是利用四倍体兰花叶片进行植物组织培养的过程,下列叙述错误的是( )
A.过程①~③均需要外界提供一定的营养物质和激素
B.过程①为脱分化,过程②为再分化,均需要给予光照
C.可利用过程②获得的胚状体外包人工种皮来制备人工种子
D.用此兰花的花药离体培养所得的单倍体植株理论上是可育的
7.自1970年首次实现对烟草叶片原生质体进行培养获得再生植株以来,植物原生质体的培养进入迅速发展的阶段。下列叙述错误的是( )
A.原生质体没有细胞壁,不适合作为植物基因工程的受体细胞
B.用台盼蓝染色法判断原生质体的活性,不能被染上颜色的原生质体具有活性
C.为提高成功率,植物体细胞杂交时使用的原生质体通常来源于愈伤组织
D.用酶解法制备原生质体时,酶液的渗透压应保持与细胞液渗透压相等
8.白菜和甘蓝均为二倍体植物,科学家利用植物体细胞杂交的方法获得了白菜—甘蓝。它具有生长周期短,耐热性强和易储存等优点。下列叙述错误的是( )
A.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
B.植物体细胞杂交得到的白菜—甘蓝是新的物种,是四倍体生物
C.植物体细胞杂交技术克服了远缘杂交不亲和的障碍,最终目的是获得杂种细胞
D.培育白菜—甘蓝的过程中没有发生基因重组,发生了染色体变异
9.如图表示植物组织培养过程。下列有关叙述正确的是( )
A.②的培养基中只含有植物激素而不含其他有机物
B.③中的细胞进行脱分化并以减数分裂方式不断增殖
C.调节④培养基中植物激素用量的比例可影响植物细胞分化发育的方向
D.⑤植株根尖中分生区细胞与成熟区细胞的全能性相当
10.如图为烟草植物组织培养的过程。下列有关叙述正确的是( )
A.从过程①获取的根组织块应做较彻底的灭菌处理
B.过程②应根据要求使用适宜的培养基
C.过程③表示脱分化,其实质是基因的选择性表达
D.将X细胞包裹上人工种皮可获得烟草人工种子
11.甲、乙两种远缘植物体细胞融合会导致一方的染色体被排出,若甲细胞的染色体在融合前断裂,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,将抗黑胫病的黑芥与不抗黑胫病的甘蓝型油菜进行体细胞杂交获得了抗黑胫病的甘蓝型油菜新品种,过程如下图所示。下列说法错误的是( )
A.④过程用到了植物组织培养技术
B.抗黑胫病的甘蓝型油菜染色体上整合了黑芥的染色体片段
C.②过程紫外线照射剂量不同可能会导致黑芥染色体断裂程度不同
D.可利用聚乙二醇或灭活的病毒诱导两种植物原生质体融合
12.植物组织培养过程是一种无性繁殖过程,通过植物组织培养可以保留植株中出现的各种变异性状。如图是以某植物为实验材料进行的组织培养过程。下列相关叙述,错误的是( )
A.若X取自菊花,则可取其植株的茎上部新萌生的侧枝
B.在利用MS培养基培养植物组织和细胞时,培养基中通常需要添加植物激素
C.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性激素
D.利用菊花花瓣进行组织培养时,只有B过程中进行细胞分化
13.白菜和甘蓝是芸薹属中的不同物种,科学家利用细胞工程培育出了白菜-甘蓝等杂种植株。下列相关说法不正确的是( )
A.在白菜、甘蓝的体细胞杂交前必须用纤维素酶和果胶酶处理
B.在植物组织培养的脱分化和再分化过程中都必须给予一定光照
C.在白菜、甘蓝的体细胞杂交到形成愈伤组织的过程中存在细胞壁再生
D.在植物组织培养过程中用到的植物激素有细胞分裂素和生长素
14.应用植物组织培养技术,不仅可实现种苗的快速繁殖、培育无病毒植株,也可加快作物及苗木育种。下面是培育柑橘耐盐植株的实验流程:
回答下列问题:
(1)愈伤组织是由离体的茎段经____________过程形成的,此时愈伤组织细胞____________(填“具有”或“不具有”)细胞的全能性。
(2)对愈伤组织进行了两次处理,处理1中γ射线照射的目的是_____________,用γ射线不直接处理茎段而是处理愈伤组织,原因是_____________;处理2中添加的物质X为_____________。
(3)植物组织培养技术也被广泛应用于其他作物的育种中。在培育白菜—甘蓝、三倍体无子西瓜和单育1号烟草的过程中,必须用到植物组织培养技术的是_______________________。
15.如图为番茄—马铃薯植株的培育过程,回答下列有关问题:
(1)植物体细胞杂交技术包括图中_____(用编号表示)过程,该技术的优点是_____。
(2)①②过程常用_____酶去掉植物的细胞壁,去掉细胞壁的原因是_____。
(3)⑤⑥过程所用培养基中需要添加的植物激素是_____。
(4)组织培养过程中,分生细胞极易受环境影响而形成_____,从中筛选出有利的细胞株继续进行培养,也是培育新品种的一种途径。
(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”体细胞中含有_____条染色体。
答案以及解析
1.答案:C
解析:在植物组织培养中,培养基的碳源一般采用蔗糖或葡萄糖,蔗糖和葡萄糖既可以为细胞提供营养,也可以调节渗透压,A项正确;
植物的幼叶、茎尖、根尖、花药是植物组织培养中常用的外植体,B项正确;
诱导愈伤组织再分化时,一般情况下,生长素浓度/细胞分裂素浓度的值高的情况下,有列于根的形成,反之,有利于芽的形成,C项错误;
脱分化阶段一般不需要光照,再分化阶段需要诱导叶绿素的形成,需要光的照射,D项正确。
2.答案:A
解析:植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,所以过程①需使用纤维素酶和果胶酶处理,A错误;人工诱导原生质体融合的方法基本可以分为两大类——物理法和化学法,化学法包括高Ca2+—高pH融合法、PEG融合法等,B正确;过程③需应用植物组培技术将杂种细胞培养形成个体,C正确;三倍体植株含有三个染色体组,减数分裂时联会紊乱,不能产生正常配子,可结出无籽柑橘,D正确。
3.答案:C
解析:幼嫩组织细胞较成熟组织细胞的全能性高,因此幼嫩组织较成熟组织易培养成功,A正确;植物组织培养时,给外植体消毒用70%的酒精和5%的次氯酸钠溶液,B正确;生长素与细胞分裂素含量之比较高时有利于根的分化,而比例较低时有利于芽的分化,C错误;植物组织培养需要适宜的pH、温度和适时的光照条件,D正确。
4.答案:C
解析:①表示外植体,从理论上讲①可以是植物体的每一个活细胞,A正确;植物组织培养的过程要求无菌无毒的环境,其中外植体要进行消毒处理,培养基要进行灭菌处理,B正确;①→②过程为脱分化过程,脱分化过程形成的愈伤组织是失去其特有的结构和功能的未分化细胞,C错误;②→③的再分化过程中,细胞增殖的方式为有丝分裂,D正确。
5.答案:B
解析:从过程①获取的根组织块应做消毒处理,但不能进行灭菌处理,以保证组织块的生物活性,A错误;过程②为脱分化,应根据要求使用适宜的培养基,B正确;过程③装示再分化,其实质是基因的选择性表达,C错误;X细胞取自愈伤组织,也具有全能性,D错误。
6.答案:B
解析:过程①~③分别表示脱分化、再分化、生长与发育,均需要外界提供一定的营养物质和激素,A正确;过程①为脱分化,需要在避光条件下培养,过程②为再分化,需要给予光照,B错误;人工种子是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,经过人工薄膜包裹得到的种子,因此可利用过程②获得的胚状体外包人工种皮来制备人工种子,C正确;用此兰花的花药离体培养所得的单倍体植株的体细胞中含有2个染色体组,存在同源染色体,理论上是可育的,D正确。
7.答案:A
解析:本题主要考查植物细胞工程。原生质体是指去除了细胞壁的植物细胞,即其依然具有全能性,适合作为植物基因工程的受体细胞,A错误;用台盼蓝染色法判断原生质体的活性,若不能被染上颜色,说明其细胞膜具有选择透过性,原生质体具有活性,B正确;愈伤组织是经过脱分化形成的,其全能性更容易表达,故在植物体细胞杂交时使用愈伤组织细胞的原生质体,成功率更高,C正确;用酶解法制备原生质体,主要是用纤维素酶和果胶酶分解细胞壁,酶液的渗透压和细胞液渗透压保持一致,可以防止原生质体吸水或者失水,D正确。
8.答案:C
解析:植物细胞的细胞壁阻碍植物细胞的杂交,在进行体细胞杂交之前,必须先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,A叙述正确;植物体细胞杂交得到的白菜—甘蓝是新的物种,属于异源四倍体生物,B叙述正确;植物体细胞杂交技术打破生殖隔离,克服了远缘杂交不亲和的障碍,最终目的是获得杂种植株,而不是杂种细胞,C叙述错误;一般来说,基因重组主要发生在减数分裂的过程中,而培育白菜—甘蓝的过程中没有进行减数分裂,因此没有发生基因重组,发生的变异类型主要为染色体变异,D叙述正确。
9.答案:C
解析:本题考查植物组织培养的知识。②试管的培养基中含有植物生长调节剂和其他有机物等,A错误;③试管中的细胞通过有丝分裂增加细胞数量,B错误;调节④培养基中植物生长调节剂的比例,可诱导产生根或芽,C正确;细胞分化程度越低,全能性越高,⑤植株根尖中分生区细胞全能性表达易于成熟区细胞,D错误。
10.答案:B
解析:从过程①获取的根组织块应做消毒处理,但不能进行灭菌处理,以保证组织块的生物活性,A错误;过程②为脱分化,应根据要求使用适宜的培养基,B正确;过程③表示再分化,其实质是基因的选择性表达,C错误;将胚状体包裹上人工种皮可获得烟草人工种子,D错误。
11.答案:D
解析:④过程用到了植物组织培养技术,该技术的原理是植物细胞的全能性,A正确;题意显示,“若甲细胞的染色体在融合前断裂,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,可推测抗黑胫病的甘蓝型油菜染色体上整合了黑芥的染色体片段,因此获得了抗黑胫病的性状,B正确;②过程表示用紫外线照射使黑芥的染色体断裂,照射剂量不同可能会导致黑芥染色体断裂程度不同,C正确;③过程中常用物理法或化学法诱导原生质体融合,而灭活的病毒只能诱导动物细胞融合,D错误。
12.答案:D
解析:本题考查植物组织培养的相关知识。若以菊花为实验材料进行组织培养时,可选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝,该部位具有旺盛的分裂能力,易于培养,A正确。在利用MS培养基培养植物组织和细胞时,培养基中通常需要添加植物激素,B正确。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性激素,一般来说,当生长素用量与细胞分裂素用量的比值高时,有利于根的分化;当生长素用量与细胞分裂素用量的比值低时,有利于芽的分化;当生长素用量与细胞分裂素用量相当时,则能促进愈伤组织的生长,C正确。利用菊花花瓣进行组织培养时,并非只有B过程(再分化)中进行细胞分化,植物细胞发育成完整个体的整个过程中都有细胞分化,D错误。
13.答案:B
解析:植物体细胞杂交和植物组织培养是植物细胞工程的基本技术,植物细胞有一层细胞壁,它的主要成分是纤维素和果胶,这层细胞壁会阻碍植物细胞间的杂交,进行植物体细胞杂交前,必须用纤维素酶和果胶酶处理,去除这层细胞壁,A正确;在植物组织培养的脱分化和再分化过程中,一般在脱分化形成愈伤组织期间,不需要光照,同时也可防止光照引起细胞分化,到了再分化阶段需要给予适当时间和强度的光照,B错误;将白菜、甘蓝这两种植物体细胞的原生质体借助一定的技术手段进行融合后,融合的原生质体会再生出细胞壁形成杂种细胞,杂种细胞再经过诱导形成愈伤组织,C正确;在进行植物组织培养时,不管是脱分化过程还是再分化形成茎、芽和根的过程都会用到植物激素(细胞分裂素和生长素),D正确。
14.答案:(1)脱分化;具有
(2)诱发基因突变;愈伤组织细胞分裂能力强,易诱发基因突变;NaCl(或盐)
(3)白菜—甘蓝、单育1号烟草
解析:(1)离体的茎段经过脱分化过程可形成愈伤组织,此时愈伤组织细胞分化程度比较低,具有全能性。
(2)图中对愈伤组织进行了两次处理,处理1是用γ射线照射诱发愈伤组织细胞发生基因突变。用γ射线处理愈伤组织是因为愈伤组织细胞分裂能力强,易受到培养条件和外界因素的影响而发生基因突变。处理2是抗盐接种实验,即在培养基中加入NaCl(或盐),适应一定浓度的盐的愈伤组织才可以生长,不适应的愈伤组织死亡。
(3)运用细胞工程培育白菜—甘蓝杂种植株,需要采用植物组织培养技术将杂种细胞培养成杂种植株。单育1号烟草的培育过程中采用了花药(或花粉)离体培养技术,需要用到植物组织培养技术。
15.答案:(1)①②③④⑤⑥;克服远缘杂交不亲和的障碍
(2)纤维素酶和果胶;植物的细胞壁会阻碍植物细胞原生质体的融合
(3)生长素和细胞分裂素
(4)突变体
(5)m+n
解析:(1)植物体细胞杂交又称原生质体融合是指将植物不同种、属,甚至科间的原生质体通过人工方法诱导融合,然后进行离体培养使其再生杂种植株的技术。包括去壁、细胞融合和细胞培养等,即①②③④⑤⑥,该技术的优点是克服远缘杂交不亲和的障碍。
(2)获得原生质体需要分解细胞壁,细胞壁主要成分为纤维素和果胶,故需要纤维素酶和果胶酶。植物的细胞壁会阻碍植物细胞原生质体的融合,因此在植物细胞原生质体融合过程中需要首先去除细胞壁。
(3)通常用聚乙二醇(PEG)诱导原生质体融合。⑤、⑥过程为利用植物组织培养技术将杂种细胞培养为杂种植株,常常需要添加生长素和细胞分裂素,诱导形成根和芽。
(4)组织培养过程中,分生细胞极易受环境影响发生变异,从而形成突变体,从中筛选出有利的细胞株继续进行培养,也是培育新品种的一条捷径。
(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,通过植物体细胞杂交技术获得的“番茄—马铃薯”共有(m+n)条染色体。
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