【高考突破方案】专题10 第3讲 植物细胞工程 -（习题课件） 高考生物一轮复习

(共38张PPT)
专题 10
生物技术与工程
第3讲　植物细胞工程
1.(2024·天津一模)通过植物细胞工程对光果甘草进行培养以获得药物甘草西定，过程如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
一、单项选择题
A.过程③④⑥细胞分裂方式相同，培养基中生长素与细胞分裂素比例也相同
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.植株丁还可以直接用低温或秋水仙素处理愈伤组织后培养获得
D.过程⑥中甘草西定可通过植物细胞培养获得，该过程体现了植物细胞的全
能性
答案：C
【解析】C　过程③④⑥的分裂方式都是有丝分裂，生长素/细胞分裂素的值高时，利于生根，该值低时利于生芽，③④⑥培养基中生长素与细胞分裂素的比例不同，A错误；过程④常用射线或化学物质处理的是愈伤组织，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；植株丁是原生质体诱导融合后得到的，还可以直接用低温或秋水仙素处理愈伤组织经诱导加倍后培养获得，C正确；过程⑥中甘草西定可通过植物细胞培养获得，应将愈伤组织细胞悬浮培养，该过程没有得到完整植株或其他各种细胞，不能体现植物细胞的全能性，D错误。
2.(2024·北京一模)为培育繁殖周期快、高产人参皂苷的杂种植物，研究人员将人参和胡萝卜的原生质体进行融合，并检测了原生质体密度对融合率的影响，结果如表。
下列相关叙述不正确的是(　　)
原生质体密度(1∶1混合) 0.5×105个/mL 2×105个/mL 5×105个/mL 10×105个/mL
融合率/% 18.6 35.8 29.2 23.6
A.利用纤维素酶和果胶酶进行去壁处理获得原生质体
B.原生质体密度过高或过低均不利于原生质体的融合
C.融合后的原生质体经过脱分化即可发育成杂种植株
D.对杂种植株需进行生长速度和人参皂苷含量的检测
答案：C
3.(2024·湖南一模)我国研究人员利用“中华猕猴桃”和“美味猕猴桃”两个不同种培育出了更加优良的品种H，其过程如图所示。已知用X射线处理会使染色体受影响而导致细胞失去分裂能力；用碘乙酰胺处理会使细胞内的酶失活而抑制生长。下列有关叙述错误的是(　　)
A.图中②过程使用纤维素酶和果胶酶进行处理，得到原生质体B、D
B.过程③采用PEG、灭活病毒诱导融合等方法得到的两两融合的细胞有3种
C.①过程用X射线处理A，碘乙酰胺处理C，可筛选到F，以便获得优良品
种H
D.培育优良品种H的过程运用了植物细胞的全能性和细胞膜的流动性
答案：B
4.(2024·北京一模)与常规栽培技术相比，利用植物细胞培养进行药用次生代谢产物的生产具有显著的优越性，根据不同的需求可以采用不同的技术流程(如图)。相关叙述错误的是(　　)
A.同一植物的外植体通过不同的培养体系可得到不同的产物
B.外植体形成愈伤组织的过程中，经历了脱分化和再分化两个阶段
C.将目标产物合成途径中的关键酶基因导入悬浮细胞，有望提高产量
D.由于不受土壤、气候条件限制，利用该技术有利于缓解资源短缺问题
答案：B
【解析】B　据图可知，同一植物的外植体通过不同的培养体系可得到不同的产物，如经悬浮细胞培养可得到转基因细胞系，经外植体诱导能够获得完整植株等，A正确；外植体形成愈伤组织的过程中，只经历了脱分化过程，B错误；基因工程是指将一种生物体(供体)的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体(受体)内，使之按照人们的意愿稳定遗传，表达出新产物或新性状，将目标产物合成途径中的关键酶基因导入悬浮细胞，有望提高产量，C正确；由于不受土壤、气候条件限制，该技术能够实现工厂化生产，故利用该技术有利于缓解资源短缺问题，D正确。
5.(2024·北京一模)研究者通过植物体细胞杂交技术，探索利用条斑紫菜和拟线紫菜培育杂种紫菜。下列相关叙述正确的是(　　)
A.从食用紫菜的动物消化道内提取蛋白酶，用于去除细胞壁
B.原生质体需在低渗溶液中长期保存，以防止过度失水而死亡
C.诱导原生质体融合的方法有电融合法、灭活病毒诱导法等
D.融合后的原生质体再生出细胞壁后经植物组织培养得到完整植株
D
【解析】D　从食用紫菜的动物消化道内提取蛋白酶，不能用于去除细胞壁，因为紫菜细胞的细胞壁的主要成分为纤维素和果胶，需要用纤维素酶和果胶酶处理，A错误；获得的原生质体若处在低渗溶液中，会吸水涨破，B错误；诱导原生质体融合的方法有电融合法、PEG诱导法等，而灭活病毒用于动物细胞融合，C错误；融合后的原生质体再生出细胞壁得到杂种细胞，后经植物组织培养得到完整植株，D正确。
6.(2024·北京一模)研究不同激素对猕猴桃组织培养过程的影响，实验结果如下，下列相关说法错误的是(　　)
组别 处理(浓度/ppm) 愈伤组织诱导率/% 愈伤组织生长状况
1 — 29.6 ＋＋
2 细胞分裂素0.5 26.7 ＋＋
3 玉米素1 87.5 ＋＋
4 2，4－D 0.5 85.2 ＋＋＋
5 2，4－D 0.5，细胞分裂素0.5 95.0 ＋＋＋
注：“＋”越多，生长状况越好。
A.愈伤组织是已分化植物细胞发生脱分化的结果
B.第1组能诱导愈伤组织形成是内源激素的作用
C.诱导猕猴桃组织脱分化应选择第5组处理方案
D.玉米素浓度超过1 ppm会抑制愈伤组织再分化
答案：D
【解析】D　愈伤组织是已分化植物细胞发生脱分化的结果，脱分化指的是已经分化的细胞失去原有结构和功能的状态，愈伤组织的全能性高，A正确；第1组中没有添加外源激素，说明此时愈伤组织是在内源激素的作用下产生的，B正确；根据表中结果可知，第5组诱导猕猴桃组织脱分化形成的愈伤组织的成功率最高，且愈伤组织生长状况好，因此，应选择第5组处理方案用于诱导愈伤组织，C正确；结合实验结果可知，玉米素浓度超过8 ppm左右会抑制愈伤组织再分化，D错误。
7.(2024·辽宁一模)五味子首载于《神农本草经》，具有很高的药用价值。下图是利用植物组织培养技术繁殖五味子的流程，下列叙述错误的是(　　)
A.培养基中需加入有机营养、无机营养及适量植物激素
B.宜选择分化程度高的组织作为外植体进行处理
C.若选取茎段作为外植体，需将其形态学下端插入培养基
D.切取茎尖分生组织进行培养可以获得五味子脱毒植株
B
【解析】B　植物组织培养过程需提供无机营养成分(水、无机盐等)、有机营养成分(蔗糖等)和植物激素(生长素和细胞分裂素)等，A正确；宜选择分化程度低、分裂能力强的组织作为外植体进行处理，B错误；若选取茎段作为外植体，需将其形态学下端插入培养基，因为形态学下端才能生根，C正确；因为分生组织的病毒极少，甚至没有病毒，所以切取茎尖分生组织进行培养可以获得五味子脱毒植株，D正确。
二、不定项选择题
8.(2024·山东二模)利用非对称细胞融合技术可以实现两个原生质体核、质基因的优化组合，该技术对细胞质中含有优良基因的某一原生质体进行去核或破坏染色体处理，对细胞核中含有优良基因的第二种原生质体进行细胞质失活处理，然后将两个原生质体进行融合。下列说法正确的是(　 　)
A.采用梯度离心，紫外线照射等方法可以实现细胞去核
B.病毒表面的糖蛋白和酶能使细胞膜上的蛋白质和脂质重新排布
C.该种技术能够转移细胞质雄性不育基因，培育优良作物不育系
D.将融合细胞培养为植株时，通常用葡萄糖提供碳源并调节渗透压
ABC
【解析】ABC　细胞去核的方法主要是显微操作法，采用梯度离心、紫外线照射等方法可以实现细胞去核，A正确；病毒表面的糖蛋白和酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用，使细胞相互凝聚，细胞膜上的蛋白质和脂质重新排布，这是灭活的病毒诱导细胞融合的原理，B正确；根据非对称细胞融合技术的原理，该种技术能够转移细胞质雄性不育基因，培育优良作物不育系，C正确；将融合细胞培养为植株时，蔗糖提供碳源并调节渗透压，D错误。
9.(2024·山东三模)细胞摇摆式间歇浸没生物反应器是通过摆动架的倾斜摆动，使培养液周期性间歇浸没组培苗，实现组培苗的快速生长。下列叙述正确的是(　　)
A.获得组培苗的培养基含有水、无机盐、蔗糖、琼脂和激素等多种营养物质
B.间歇摆动提高培养液溶氧量，有利于组培苗进行有氧呼吸
C.获得组培苗的步骤：外植体→脱分化形成胚状体→再分化形成试管苗
D.经过间歇浸没培养获得的植株需要消毒后炼苗再移栽到经灭菌处理的土
壤中
B
【解析】B　琼脂是凝固剂，不提供营养，A错误；间歇摆动提高培养液溶氧量，有利于组培苗进行有氧呼吸，有氧呼吸能为组培苗的生长发育提供能量，因此可以提高生长速度，B正确；外植体脱分化可以形成愈伤组织，愈伤组织再分化形成胚状体，C错误；植物组织培养是在无菌条件下进行的，经过间歇浸没培养获得的植株不需要消毒处理，D错误。
10.(2024·湖南雅礼中学月考5)胞质杂种是指两个原生质体融合产生的杂种细胞，其中一个细胞的细胞核消失后，两个原生质体的细胞质杂交得到的个体。科研人员利用雄性不育的品种A与可育的品种B通过植物体细胞杂交技术获得了雄性不育的胞质杂种“华柚2号”，制备过程如下图所示，其中GFP(绿色荧光蛋白)基因转入了品种A的细胞核基因组中。经检测，“华柚2号”的细胞核和叶绿体基因来自品种B，线粒体基因来自品种A，下列说法错误的是
(　　)
A.“华柚2号”的获得说明控制雄性不育的基因可能位于细胞核中
B.应筛选发绿色荧光的杂种细胞C经植物组织培养技术获得“华柚2号”
C.植物体细胞杂交属于有性生殖，结果是形成杂种细胞
D.聚乙二醇或高Ca2+—高pH溶液处理可用于诱导原生质体A和B的融合
答案：ABC
【解析】ABC　雄性不育的胞质杂种“华柚2号”的细胞核和叶绿体基因来自品种B，线粒体基因来自品种A，融合后品种A的细胞核消失，控制雄性不育的基因可能位于线粒体中，A错误；GFP(绿色荧光蛋白)基因转入了品种A的细胞核基因组中，而融合后的“华柚2号”不含品种A的细胞核，因此发绿色荧光的杂种细胞应被淘汰，B错误；植物体细胞杂交属于无性生殖，结果是形成杂种植株，C错误；诱导原生质体融合的化学方法有聚乙二醇或高Ca2+—高pH溶液处理，即聚乙二醇或高Ca2+—高pH溶液处理可用于诱导原生质体A和B的融合，D正确。
三、非选择题
11.(2024·北京期末)植物体细胞杂交技术分为对称杂交和不对称杂交。对称杂交是指双亲细胞的遗传物质完整融合于杂种植株中，但远缘体细胞杂交往往出现双亲染色体排斥及随机丢失、愈伤组织难以分化、杂种细胞形态异常等现象。因此，科学家发展了不对称体细胞杂交技术，即通过射线、紫外线等因素处理供体(提供少量遗传物质的细胞)原生质体，造成部分染色体断裂、易位、消除，用碘乙酰胺(IOA)处理受体原生质体，抑制其细胞分裂，之后融合时只将供体部分染色体或基因转移到受体亲本。
花椰菜(2n＝18)营养价值和经济价值较高，但其生产常受到多种病害影响。黑芥(2n＝16)携带抗黑腐病等抗性基因。以黑芥叶肉细胞为供体、花椰菜下胚轴细胞为受体，利用不对称体细胞杂交技术培育抗黑腐病的花椰菜。融合后筛选杂种细胞的方法很多，可在显微镜下观察融合原生质体的形态、检测染色体数目，通过流式细胞仪测定融合细胞DNA含量，观察杂种植株的性状表现等。
除花椰菜和黑芥外，育种工作者尝试进行多种作物的不对称体细胞杂交，如抗白叶枯病的疣粒野生稻和栽培水稻杂交、耐盐抗病的野生高冰草和普通小麦杂交，以期获得优质高产的水稻和小麦。不对称杂交获得的杂种植株大多表现为供体和受体的中间类型，但有少数杂种表型偏向受体植株，这些类型的杂种植株将成为创新育种的理想材料。回答下列问题：
(1)请在①～⑤中补充恰当的名称，完善利用不对称体细胞杂交技术培育抗黑腐病花椰菜的部分技术流程：①__________________；②________________；③_______________；④____________；⑤_____________。
纤维素酶和果胶酶
射线、紫外线
PEG/电融合
叶绿体
组织培养
(2)利用植物体细胞杂交技术育种的优势体现在________(多选)。
A.与有性杂交育种相比，打破了生殖隔离的限制
B.与转基因育种相比，可转移未知或多基因控制的性状
C.与诱变育种相比，无需筛选即可获得纯种个体
D.与多倍体育种相比，染色体数目没有发生变化
(3)花椰菜和黑芥体细胞杂交获得的再生植株染色体数目介于 19和68之间，染色体数目不等的原因是__________________________________________________。最好选择染色体数目_________________的再生植株进行后续育种研究。
AB
融合原生质体的种类、数量及丢失的染色体数目不同
介于19和34之间
(4)在耐盐抗病的野生高冰草和普通小麦不对称体细胞杂交过程中，为快速获得优质高产小麦，科研小组首选仅有的2株表型偏向小麦的杂种植株，将其作为育种材料，原因是___________________________________________________________________。
这2株杂种植株遗传物质几乎全部来自小麦，只需鉴定耐盐抗病性状即可
12.(2024·北京一模)紫杉醇是存在于珍稀植物红豆杉体内的一种次生代谢产物，具有高抗癌活性。回答下列问题：
(1)利用植物细胞培养生产紫杉醇的过程________(填“体现”或“未体现”)细胞的全能性。与从天然红豆杉植株中提取相比，该技术的意义是____________________。
(2)灵芝诱导子可能通过介导植物的防御反应来促进紫杉醇合成，在最佳诱导条件下对红豆杉进行细胞悬浮培养，结果如图1。
未体现
保护珍稀植物红豆杉
PPO能催化酚类物质氧化导致细胞褐化，进而使细胞膜的结构遭到破坏。PAL是紫杉醇形成途径中的关键酶，经灵芝诱导子处理后，PAL活性与对照相比明显上升。结合图1，在图中(　　)内填入“＋”或“－” 。
答案：
(3)过去普遍认为紫杉醇通过抑制有丝分裂来发挥抗癌作用。用标准剂量紫杉醇治疗后对患者的乳腺癌细胞进行研究，结果如图2。
以上实验结果是否支持传统认知的紫杉醇抗癌机理，请说明理由_________________________________________________________________________________________。
注：有丝分裂指数代表细胞增殖的活跃程度。
图2
不支持，紫杉醇处理后患者的有丝分裂指数高于对照组，说明紫杉醇并未抑制细胞的有丝分裂
(4)新的研究发现只有染色体不稳定性(CIN)水平高的乳腺癌患者才对紫杉醇敏感，推测紫杉醇可能通过提高这类患者体内含多极纺锤体癌细胞的比例诱导癌细胞死亡。选择一种药物，结合必需的实验材料和试剂，补充实验进行验证。
药物a：能提高CIN水平，且抑制有丝分裂；
药物b：能提高CIN水平，但不能抑制有丝分裂；
药物c：不能提高CIN水平，但能抑制有丝分裂。
将CIN水平低的乳腺癌细胞分为两组，_______________________________________________________，培养一段时间，结果显示实验组多极纺锤体癌细胞比例、癌细胞死亡率均高于对照组。
实验组使用药物b和紫杉醇处理，对照组用等量紫杉醇处理
【解析】(4)只有染色体不稳定性(CIN)水平高的乳腺癌患者才对紫杉醇敏感，推测紫杉醇可能通过提高这类患者体内含多极纺锤体癌细胞的比例诱导癌细胞死亡。紫杉醇不抑制有丝分裂，因此应选择能提高CIN水平，但不能抑制有丝分裂的药物b进行处理，实验组使用药物b和紫杉醇处理，对照组用等量紫杉醇处理，药物b能提高CIN水平，增加细胞对紫杉醇的敏感性，诱导癌细胞死亡，对照组细胞CIN水平较低，细胞对紫杉醇的敏感性较低，癌细胞死亡数量少，因此培养一段时间，结果显示实验组多极纺锤体癌细胞比例、癌细胞死亡率均高于对照组。