2.1植物细胞工程——同步练习-2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3（含解析）

植物细胞工程
基础检测
1.若要使离体植物器官、组织或细胞生长发育成完整的植株，需要提供适宜的条件。
下列条件不需要的是( )
A.在严格的无菌条件下操作 B.培养基中的植物激素比例合适
C.培养基提供全面的营养 D.放在CO2培养箱中培养
2.通过植物体细胞杂交,科学家培育出了白菜—甘蓝植株,下列相关叙述错误的是( )
A.在进行植物体细胞杂交之前，需要先获得原生质体
B.人工诱导原生质体融合，可以采取物理法和化学法
C.植物体细胞杂交只适用于染色体数目一致的两个物种
D.植物体细胞杂交技术能打破生殖隔离，培育出新品种
3.植物组织培养是植物细胞工程的基本技术，利用植物茎尖进行组织培养可成功培养
出脱毒苗。下列有关叙述错误的是( )
A.利用茎尖培养脱毒苗是因为茎尖分生组织通常不带病毒
B.利用植物茎尖培养脱毒苗的核心步骤是脱分化和再分化
C.培养基中需要添加适宜浓度和比例的生长素和细胞分裂素
D.植物组织培养整个过程中需要给予适当时间和强度的光照
4.下列关于兰花组织培养的叙述，正确的是( )
A.为保证培养过程不被污染，茎尖组织需经过严格灭菌
B.茎尖组织必须经过愈伤组织和胚状体阶段才能形成植株
C.培养物可以不断继代培养，因此组织培养技术取材少繁殖快
D.茎尖往往无病毒，因此进行组织培养可获得抗病毒植株
5.紫草宁是紫草细胞的代谢产物，是生产治疗烫伤药物的原料，紫草细胞可通过培养愈伤组织获得。科研人员利用紫草的四种不同外植体在相同培养条件下诱导愈伤组织，
实验结果如下表。下列相关分析错误的是( )
外植体 愈伤组织体积 诱导率（%）
不带叶茎段 很大 99.5
带叶茎段 很小 90
叶片 很小 20
成熟胚 很大 80
注：诱导率（%）=×100%
A.通过培养外植体获得愈伤组织体现了植物细胞的全能性
B.诱导愈伤组织较适宜的两种外植体分别是不带叶茎段、熟胚
C.接种带叶茎段的培养基中既要有水、无机盐等无机物，又有蔗糖等有机物
D.培养基中植物激素的浓度及加人的先后顺序会影响实结果知识巩固
6.植物细胞工程包括植物组织培养、植物体细胞杂交等技术，具有广泛的应用前景
和实用价值。下列对这些操作或应用描述错误的是( )
A.可用离心法诱导植物原生质体融合，再生出细胞壁是融合成功的标志
B.利用植物组织培养技术可大量获得人参皂苷，且已投入规模化生产
C.获取植物原生质体时，需在蔗糖浓度高于细胞液浓度的缓冲液中进行，
以使细胞发生质壁分离
D.植物培养基中常用的植物生长调节剂一般可以分为生长素类和细胞分裂素类
7.如图所示为成熟细胞脱分化为愈伤组织、愈伤组织再分化为完整植株的过程，
下列相关叙述错误的是( )
A.离体组织的成熟细胞需恢复到分生或胚胎细胞的状态才能生长发育成完整的植株
B.将愈伤组织、胚状体等包埋在含有营养成分的物质中即可制成人工种子
C.由愈伤组织再分化形成完整植株一般有器官发生和体细胞胚发生两种途径
D.从成熟细胞到再生植株的过程说明植物成熟细胞具有全能性
8.植物细胞工程包括植物组织培养、植物体细胞杂交等，具有广泛的应用
前景和实用价值。下列叙述错误的是( )
A.生长素和细胞分裂素是启动植物细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素
B.人工诱导原生质体融合的方法包括PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法等
C.获得脱毒苗的最佳方法是切取植物顶端分生区附近相关部位（如茎尖）进行组织培养
D.利用植物组织培养技术生产紫杉醇对于保护濒危植物红豆杉具有重要意义
9.取胡萝卜韧皮部的细胞，放入含有植物激素、无机盐和糖类等物质的培养基中培养，结果这些细胞旺盛地分裂和生长，形成一个细胞团块，继而分化出根、茎和叶，
移栽到花盆后，长成了一株新的植株。下列关于植物组织培养的叙述中，正确的是( )
A.切取胡萝卜韧皮部时，要切取含有形成层的部分，更易脱分化形成愈伤组织
B.和微生物培养基相比，植物组织培养所用培养基中的无机盐种类更少
C.为了防止杂菌污染，接种后要封盖瓶口，并置于适当光照环境下培养
D.经脱分化和再分化直至形成试管苗的过程，在同一个培养瓶中完成
10.甲植物具有由核基因控制的多种优良性状；乙植物细胞质中存在抗虫基因，但与甲植物存在生殖隔离。现欲将乙植物细胞质中的抗虫基因引入甲植物，科学家进行了
如图所示的实验。若只考虑细胞的两两融合，则下列有关说法错误的是( )
A.取甲、乙植株顶芽细胞的原因是顶芽细胞生长旺盛，分裂能力强
B.B过程可以实现任意两种生物细胞的融合并成功表达
C.原生质体成功融合的标志是再生出细胞壁
D.C过程筛选的目的是除去由同型细胞融合成的细胞能力提升
11.狼爪瓦松是一种具有观赏价值的野生花卉且其细胞中的黄酮类化合物可入药。为满足狼爪瓦松市场化需求，某科研小组利用植物细胞工程等技术手段，进行狼爪瓦松的扩大培养，具体过程如图所示（其中数字序号代表相应的处理过程）。下列有关分析正确的是( )
A.过程③先在生长素/细胞分裂素的值高的培养基中培养，再转移至其值低的培养基中
B.过程④常用射线或化学物质处理即可获得大量所需的突变体植株丙
C.培育植株丁的过程有利于克服植物体远缘杂交不亲和的障碍
D.过程⑥利用愈伤组织分裂能力强、全能性高的特点可大量获得黄酮类化合物
12.培育无核品种是柑橘遗传改良的重要目标，某团队利用体细胞杂交技术获得了无核的三倍体柑橘。方法是取二倍体柑橘的花粉离体培养获得愈伤组织，经酶处理后获得原生质体1，另取二倍体柑橘幼叶，经酶处理后获得原生质体2。采用电融合法诱导两种原生质体融合，培养一段时间后检测再生愈伤组织细胞中的DNA含量，结果如图所示（融合的原生质体仅发生两两融合）。下列说法错误的是( )
A.对照组检测的是二倍体柑橘细胞中的DNA含量
B.不应在渗透压远低于细胞液渗透压的溶液中诱导原生质体融合
C.DNA含量为①②的细胞均来自未融合的原生质体
D.应将DNA含量为③的细胞进行培养以获得无核三倍体柑橘
13.东方草莓生长于海拔600~4000m的地区，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，科学家探究了在不同浓度PEG下原生质体的融合效果，结果如表所示。下列说法错误的是( )
PEG质量分数（%） 20 25 30 35 40
融合率（%） 0.68 2.97 6.03 4.63 2.80
A.杂种细胞再生出细胞壁标志着原生质体融合成功
B.表中结果说明，高浓度的PEG会抑制原生质体融合
C.可用果胶酶、纤维素酶处理植物细胞，以获得原生质体
D.融合的原生质体经植物组织培养发育成的个体不一定为抗寒四季草莓
14.草莓浓郁芳香，营养丰富。回答下列与草莓栽培有关的问题：
（1）野生草莓往往是二倍体，而人工栽培的草莓往往是通过特殊技术育成的多倍体，这利用了多倍体植株_____的特点；但多倍体草莓的繁殖往往是无性繁殖，即使外植体经历_____与_____成为试管苗。该技术证明了已分化的植物细胞仍具有_____。
（2）草莓植株感染病毒后会出现结果减少、品质变劣的现象。若要恢复其品质，可选取植物的_____进行植物组织培养，获得脱毒苗。此外，也可将抗病毒基因导入受体细胞的细胞核中并培养出转基因抗病毒草莓植株。欲从个体生物学水平来鉴定抗病毒基因是否赋予植物抗病特性的操作是_____。
（3）在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于_____状态，可以对植物的愈伤组织进行诱变处理，促使其发生突变，再进一步培养筛选获得草莓新品种。
（4）若想利用植物体细胞杂交技术培养出马铃薯—草莓杂种植物以提高土地的利用率，_____（填“能”或“不能”）把两物种的细胞直接融合，理由是_____。
15.白叶枯病是水稻严重的病害之一,疣粒野生稻对该病具有高度抗性。研究人员利用植物体细胞杂交技术，试图将疣粒野生稻的抗白叶枯病特性转移到栽培稻中(如图)。
（1）将两种水稻外植体分别接种在含植物激素的培养基上，经_____过程形成愈伤组织后用_____酶处理获得游离的原生质体。
（2）本研究运用的技术手段依据的原理是_____,可用_____（填一种方法）人工诱导原生质体融合。
（3）“不对称体细胞杂交法”可以将一个亲本细胞内的部分染色体或染色体上某些片段转移到另一个亲本体细胞内，获得不对称杂种植株。大剂量的X射线能随机破坏染色体结构，使其发生断裂、易位、染色体消除等，从而导致细胞不再持续分裂；碘乙酰胺能使细胞质中的某些酶失活，抑制细胞分裂。为了将抗白叶枯病特性转移给栽培稻，融合前要用X射线照射_____的原生质体，用碘乙酰胺处理另一亲本的原生质体。经诱导融合后，只有异源融合后的杂种细胞可持续分裂形成再生细胞团，原因是_____。
（4）观察再生植株细胞中的染色体，发现数目______两亲本染色体数目之和，说明成功获得了不对称杂种植株。有些杂种植株染色体数目与栽培稻相同，性状明显偏向栽培稻，但也表现出疣粒野生稻的一些特性，推测这些杂种植株无多余染色体但具有疣粒野生稻特性的原因是_____。
答案以及解析
1.答案：D
解析：植物组织培养需要在严格的无菌条件下操作，A不符合题意；植物激素调控细胞的脱分化和再分化过程，因此需要培养基中的植物激素比例合适，B不符合题意；培养基中需要充分而全面的营养物质，C不符合题意；CO2培养箱用于动物细胞的体外培养，D符合题意。
2.答案：C
解析：A.在进行植物体细胞杂交之前，先用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得原生质体，A正确；B、人工诱导原生质体融合，可以采取物理法（离心、振动、电激）和化学法（聚乙二醇），B正确；C、植物体细胞杂交后的染色体数目是亲本的染色体数目之和，且植物体细胞杂交可克服远缘杂交不亲和的障碍，故其也适用于染色体数目不一致的两个物种，C错误；D、植物体细胞杂交技术能打破生殖隔离，克服远缘杂交不亲和的障碍，培育出新品种，D正确。
故选C。
3.答案：D
解析：植物根尖、茎尖分生组织通常不带病毒，因此可用于培养脱毒苗，A正确。植物组织培养的核心步骤是脱分化和再分化，B正确。植物组织培养中，需要向培养基中加入适宜浓度和比例的生长素和细胞分裂素，C正确。诱导愈伤组织期间一般不需要光照，在后续的培养过程中，需要给予适当时间和强度的光照，D错误。
4.答案：C
解析：茎尖属于植物体部分，只能消毒不能灭菌，A错误；茎尖组织可以直接诱导再分化，通过器官形成途径形成植株，B错误；培养物可以不断继代培养，因此组织培养技术取材少繁殖快，C正确；茎尖的病毒浓度很低甚至无病毒，因此进行组织培养时获得的是脱毒的植株，D错误。
5.答案：A
解析：通过外植体培养获得愈伤组织，不能体现植物细胞的全能性，A错误；
由表中结果可知，诱导愈伤组织的条件较适宜时，愈伤组织应体积较大且诱导率较高，分别是不带叶茎段和成熟胚的外植体，B正确；
接种外植体的培养基为MS固体培养基，培养基中既有水、无机盐等无机物，又有蔗糖等有机物，C正确；
高浓度的生长素会抑制细胞生长，在培养基中先使用生长素，后使用细胞分裂素，有利于细胞分裂，但细胞不分化，如果先使用细胞分裂素，后使用生长素，细胞既分裂又分化，故培养基中加入植物激素的浓度和使用的先后顺序会影响实验结果，D正确。
6.答案：C
解析：A、诱导融合的方法有物理法和化学法，可用离心法诱导植物原生质体融合，再生出细胞壁是融合成功的标志，A正确；
B、人参皂甙的工厂化生产过程：利用植物组织培养技术将外植体培育到愈伤组织，再进行植物细胞培养，进而获得人参皂甙，因此利用植物组织培养技术可大量获得人参皂甙干粉，且已投入规模化生产，B正确；
C、获取植物原生质体时，除使用纤维素酶和果胶酶外，还要在蔗糖浓度与细胞液浓度相当的缓冲液中进行，以免细胞过度吸水或失水，此时原生质体已无细胞壁，故无法观察到质壁分离，C错误；
D、植物生长调节剂在植物组织培养中具有十分重要的作用，常用的植物生长调节剂一般可以分为生长素类、细胞分裂素类和赤霉素类，D正确。
故选C。
7.答案：B
解析：离体的植物器官、组织或细胞要发育成完整的植株，需使成熟细胞恢复到分生成胚胎细胞的状态，A正确。人工种子是将植物离体培养产生的体细胞胚、芽、愈伤组织等包埋在含有营养成分和保护功能的物质中而制成的，B错误。由愈伤组织再分化形成完整植株，一般有两种途径：一种是器官发生途径，即首先在一种培养基上诱导形成芽，再在另一种培养基上形成根；另一种称为体细胞胚发生途径，即由愈伤组织表面形成类似种子胚的结构，这种在离体培养条件下不经过受精过程由体细胞发育成的类似胚的结构称为胚状体，胚状体继续发育成完整的植株，C正确。成熟细胞是高度分化的组织细胞，其发育成完整植株的过程说明植物成熟细胞具有全能性，D正确。
8.答案：B
解析：生长素和细胞分裂素是启动植物细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素，它们的浓度和比例等都会影响植物细胞的发育方向，A正确；人工诱导原生质体融合的方法包括电融合法、离心法、PEG融合法、高Ca2+—高pH融合法等，灭活病毒诱导法是诱导动物细胞融合的方法，B错误；植物顶端分生区附近（如茎尖）的病毒极少，甚至无病毒，故切取该部位进行组织培养可能获得脱毒苗，C正确；紫杉醇是存在于红豆杉属植物体内的一种次生代谢物，传统生产紫杉醇的方法是从红豆杉的树皮和树叶中提取，但是野生红豆杉是濒危植物，因此利用植物组织培养技术生产紫杉醇对于保护濒危植物红豆杉具有重要意义，D正确。
9.答案：A
解析：本题考查植物组织培养过程的相关知识。形成层细胞分化程度低，全能性更高，切取含有形成层的部分，更易脱分化形成愈伤组织，A正确；离体的植物组织对营养成分的要求较高，植物组织培养的培养基中含有多种微量元素和大量元素，无机盐种类更丰富，B错误；植物组织培养需经过脱分化和再分化阶段，其中脱分化阶段是不需要光照的，C错误；脱分化与再分化的条件不同，所需植物激素的比例也存在差异，因此不能在一个培养瓶中完成，D错误。
10.答案：B
解析：顶芽细胞分化程度低，分裂能力强，生长旺盛，因此该实验取甲、乙植株的顶芽细胞，A正确；B过程是原生质体的融合，不能实现任意两种生物细胞的融合并成功表达，B错误；植物体细胞融合成功的标志是融合的原生质体产生新的细胞壁，C正确；甲原生质体和乙原生质体融合时，会出现同种原生质体的融合以及甲与乙异种原生质体的融合情况，而C过程筛选的目的是除去由同种原生质体融合而形成的细胞，D正确。
11.答案：C
解析：生长素/细胞分裂素的值高时，利于生根，该值低时利于生芽，过程③需先生芽，再生根，A错误；过程④常用射线或化学物质处理后经筛选，并进一步培养才能获得大量所需的突变体植株丙，B错误；植株丁是通过植物体细胞杂交技术培育而来的，该过程可以诱导不同植物细胞融合形成杂种植株，有利于克服植物体远缘杂交不亲和的障碍，C正确；过程⑥利用愈伤组织分裂能力强的特点可大量获得黄酮类化合物，没有培育成相应植株，不能体现其全能性，D错误。
12.答案：C
解析：再生愈伤组织细胞中的DNA含量最多为100左右，而融合的原生质体仅发生两两融合，说明对照组检测的是二倍体柑橘细胞中的DNA含量，A正确；
原生质体没有细胞壁的保护，在渗透压远低于细胞液渗透压的溶液中，原生质体容易吸水涨破，B正确；
DNA含量为②的细胞也可能是两个原生质体1融合形成的，C错误；
DNA含量为③的细胞应是原生质体1和原生质体2融合形成的，将这些细胞进行培养可获得无核三倍体柑橘，D正确。
13.答案：B
解析：原生质体融合成功的标志是杂种细胞再生出细胞壁，A正确；
本实验未设置空白对照，且与20%PEG处理的实验组相比，其余更高浓度PEG处理的四组实验组的融合率较高，根据题中信息无法判断出高浓度PEG会抑制原生质体融合，B错误；
果胶酶、纤维素酶可水解植物细胞的细胞壁，用两种酶处理植物细胞后可得到原生质体，C正确；
发生融合的两个原生质体可能来自一种草莓，所以融合的原生质体经植物组织培养发育成的个体不一定为抗寒四季草莓，D正确。
14.答案：（1）果实比较大，营养物质含量增加；脱分化；再分化；全能性（或发育成完整植株的能力）
（2）分生区（如茎尖）；进行抗病毒接种实验
（3）分裂
（4）不能；植物细胞有细胞壁，阻碍细胞间的融合
解析：（1）本题考查植物组织培养。多倍体植株的特点：茎秆粗壮、果实比较大、营养物质含量增加；外植体经脱分化和再分化可形成试管苗；该过程是植物组织培养，证明了已分化的植物细胞仍具有全能性。
（2）分生区（如茎尖）的病毒极少，甚至无病毒，因此可选取植物的分生区进行植物组织培养，获得脱毒苗；从个体生物学水平来鉴定抗病毒基因是否赋予植物抗病特性的操作是进行抗病毒接种实验，观察草莓的抗病毒能力。
（3）不断分裂的细胞会发生DNA复制，易发生基因突变，因此可以对植物的愈伤组织进行诱变处理，促使其发生突变。
（4）植物细胞融合时需先去除细胞壁，获得原生质体后再进行融合。
15.答案：（1）脱分化；纤维素酶和果胶
（2）细胞膜的流动性；聚乙二醇（PEG）融合法、电融合法、离心法、高Ca2+一高pH融合法（填一种即可）
（3）疣粒野生稻；杂种细胞中有一个细胞的正常染色体和另一个细胞的正常细胞质，细胞能正常分裂
（4）均少于；来自疣粒野生稻的某些基因整合到栽培稻细胞的染色体中
解析：（1）将两种水稻外植体分别接种在含细胞分裂素和生长素等植物激素的MS培养基上，经脱分化过程形成愈伤组织后，用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，从而获得游离的原生质体。
（2）题图表示利用植物体细胞杂交技术形成杂种细胞，该技术手段依据的原理是细胞膜的流动性，可通过物理法（电融合法、离心法）、化学法（聚乙二醇融合法、高Ca2+一高pH融合法）人工诱导原生质体融合。
（3）“不对称体细胞杂交法”可以将一个亲本细胞的部分染色体或染色体上某些片段转移到另一个亲本的体细胞内，获得杂种植株。由题意知，为了使栽培稻具有疣粒野生稻的抗白叶枯病的特性，可先用X射线照射疣粒野生稻的原生质体，破坏其染色体结构，然后用碘乙酰胺处理另一亲本（栽培稻）的原生质体，经诱导融合后获得杂种细胞。由于只有杂种细胞既含有栽培稻的全部正常染色体，又含有疣粒野生稻的正常细胞质，故只有异源融合后的原生质体可持续分裂形成再生细胞团。
（4）不对称杂种植株细胞中获得了一个亲本（栽培稻）的全部染色体和另一个亲本（疣粒野生稻）的部分染色体或染色体上某些片段，故若观察到再生植株细胞中的染色体数目均少于两亲本染色体数目之和，说明成功获得了不对称杂种植株。有些杂种植株染色体数目与栽培稻相同，性状明显偏向栽培稻，但也表现出疣粒野生稻的一些特性，可能的原因是杂种植株中来自疣粒野生稻的某些基因整合到栽培稻细胞的染色体中。