【高考突破方案】专题10 第3讲 植物细胞工程 -专题训练（含答案）高考生物一轮复习

专题10 生物技术与工程
第3讲　植物细胞工程
一、单项选择题
1.某课外活动小组获得了一株性状优良的结球生菜，并利用植物组织培养技术对其进行快速繁殖。下列有关叙述正确的是（　　）
A．使用体积分数为95%的酒精对外植体进行消毒
B．为保持结球生菜的优良遗传性状，应选用花粉进行培养
C．在诱导生根时，培养基中应提高细胞分裂素的比例和用量
D．经再分化产生的不定芽可经人工薄膜包装制成人工种子
【解析】D　应使用体积分数为70%的酒精对外植体进行消毒，A错误；由于产生花粉过程中会发生基因分离，故为保持结球生菜的优良遗传性状，应选用体细胞进行培养，B错误；在诱导生根时，培养基中应提高生长素的比例和用量，C错误；用人工薄膜将胚状体、不定芽等分别包装可制成人工种子，故经再分化产生的不定芽可经人工薄膜包装制成人工种子，D正确。
2.人参是重要的药用植物，常以根入药，由于过度采挖导致人参资源枯竭，人工栽培周期长。研究表明，可采用植物组织培养的方式培养人参不定根，用以满足市场需求。下列说法错误的是（　　）
A．人参不定根培养过程中有脱分化和再分化过程
B．过程①必须提供光照以增加有机物来源
C．过程②所需要的生长素比例大于细胞分裂素
D．需要检测获得的不定根中有效成分的含量
【解析】B　采用植物组织培养的方式培养人参不定根，包括脱分化和再分化过程，A正确。过程①为脱分化过程，没长出叶，不能进行光合作用，B错误。过程②为再分化过程，诱导根的分化，需要的生长素比例大于细胞分裂素，C正确。人参是重要的药用植物，常以根入药，所以需要检测获得的不定根中有效成分的含量，D正确。
3.花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失再生能力。再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合，以获得抗黑腐病杂种植株，流程如下图。下列相关叙述错误的是（　　）
A．①通常将植物细胞置于含纤维素酶和果胶酶的30%的蔗糖溶液中
B．细胞融合成功的标志是再生出细胞壁，此时细胞内高尔基体和线粒体活动明显增强
C．可通过观察叶绿体的有无来初步筛选杂种细胞
D．用此方法获得新品种的育种原理是染色体变异
【解析】A　①是利用纤维素酶和果胶酶获取原生质体的过程，该过程需要在等渗溶液中进行，以维持原生质体的形态和功能，A错误。
4.研究人员用一定量的紫外线辐射消除某烟草细胞的细胞核，获得保留细胞质且具有链霉素抗性的烟草细胞甲，去除烟草细胞甲和烟草细胞乙（无链霉素抗性）的细胞壁，将二者进行融合，获得杂种细胞丙。下列叙述错误的是（　　）
A．去除细胞壁前需要对烟草细胞甲和乙进行灭菌处理，以防杂菌感染
B．经纤维素酶处理得到的原生质体需置于等渗溶液中以维持其活性
C．在添加链霉素的选择培养基上能进行增殖的细胞只有杂种细胞丙
D．杂种细胞丙需要经过脱分化、再分化等过程才能够获得杂种植株
【解析】A　去除细胞壁前需要对烟草细胞甲和乙进行消毒处理，以防杂菌感染，若为灭菌处理则会使细胞失去活性，A错误；经纤维素酶处理得到的原生质体由于失去了细胞壁的保护作用，易吸水涨破，所以需置于等渗溶液中以维持其活性，B正确；烟草细胞甲含有链霉素抗性，但不含细胞核，不能增殖，而烟草细胞乙无链霉素抗性，但含有细胞核，能进行增殖，所以在添加链霉素的选择培养基上能进行增殖的细胞只有杂种细胞丙，C正确；杂种细胞丙需要经过植物组织培养过程中的脱分化、再分化等过程才能够获得杂种植株，D正确。
5.自然状态下，白菜和甘蓝均为二倍体植株。如图是“白菜—甘蓝”杂种植株的培育过程。下列说法不正确的是（　　）
A．去壁过程中需用纤维素酶和果胶酶溶液处理获得原生质体，溶液的渗透压可略大于细胞液渗透压
B．植物体细胞杂交过程中，需用不同浓度的细胞分裂素和生长素培养杂种细胞
C．最终得到的植株相对于白菜、甘蓝，发生了染色体数目变异，因此不具有可育性
D．与传统的有性杂交相比，细胞融合技术的优越性在于实现了远缘杂交
【解析】C　植物体细胞杂交的去壁过程，需要将植物组织置于含纤维素酶和果胶酶的等渗溶液中，或溶液渗透压略大于细胞液渗透压，否则原生质体可能会吸水涨破，A正确；植物体细胞杂交过程中，杂种细胞通过组织培养形成杂种植株，需用不同浓度的细胞分裂素和生长素处理，从而诱导生根和发芽，B正确；最终得到的植株属于异源四倍体，可育，C错误；与传统的有性杂交相比，细胞融合技术的优越性在于实现了远缘杂交，D正确。
不定项选择题
6.如图所示为利用体细胞诱变技术获得抗除草剂白三叶草新品种的过程，下列叙述错误的是（　　）
A．该育种过程所依据的原理有基因突变和植物细胞的全能性
B．为了充分利用营养物质，培养白三叶草组织细胞的培养基为液体培养基
C．白三叶草愈伤组织和胚状体的细胞中DNA和RNA种类相同
D．过程③通常采用的筛选方法是向白三叶草幼苗喷洒适宜浓度的除草剂
【解析】BC　用γ射线照射愈伤组织，能诱发基因突变；白三叶草组织细胞培养形成白三叶草植株的原理是植物细胞的全能性，A正确。该过程应用了植物组织培养技术，使用的是固体培养基，B错误。白三叶草愈伤组织和胚状体的细胞中DNA种类相同，但由于细胞分化，基因选择性表达，RNA种类不同，C错误。育种的目的是获得抗除草剂白三叶草新品种，筛选、鉴别的方法可以是个体水平上，所以过程③通常采用的筛选方法是向白三叶草幼苗喷洒适宜浓度的除草剂，D正确。
7.某二倍体药用植物甲（染色体组成为MM）含有有效成分A，二倍体药用植物乙（染色体组成为NN）含有有效成分B。科研小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物，设计了如下实验流程。据图分析，下列说法正确的是（　　）
A．过程①通常用纤维素酶和果胶酶处理
B．过程②常使用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂
C．融合细胞c的染色体组成都是MMNN
D．过程④⑤分别涉及细胞的脱分化和再分化
【解析】ABD　①是去除植物细胞壁、获得原生质体的过程，该过程需要纤维素酶和果胶酶，A正确；在进行原生质体融合时，会出现多种融合细胞，如染色体组成为MMMM、NNNN和MMNN的细胞，C错误；过程④⑤分别通过脱分化和再分化过程，进而形成试管苗，D正确。
8.某研究小组进行植物组织培养相关实验过程如下。下列叙述错误的是（　　）
A．实验过程中叶肉细胞应进行灭菌处理
B．过程①获得的原生质体可用于质壁分离实验
C．实验过程中获得愈伤组织可在显微镜下观察到叶绿体
D．过程②表示再分化
【解析】ABC　实验过程中叶肉细胞应进行消毒处理，若进行灭菌，则会导致外植体死亡，A错误；过程①获得的原生质体没有了细胞壁，不可用于质壁分离实验，B错误；愈伤组织没有叶绿体，C错误；过程②表示再分化，D正确。
非选择题
9.回答与基因工程和植物组织培养有关的问题：
（1）天然农杆菌的Ti质粒上存在着一段DNA片段（T－DNA），该片段可转移并整合到植物细胞染色体上。为便于转基因植物在组织培养阶段的筛选，设计重组Ti质粒时，应考虑T－DNA中要有可表达的目的基因，还需要有可表达的　　　　　　。
（2）结合植物克隆技术进行转基因实验，为获得转基因植株，农杆菌侵染的宿主一般要选用具有优良性状、较高的遗传稳定性、　　　　　　　　　及全能性表达充分等特点的植物材料。
（3）为了获取某植物叶片无菌的原生质体，先将叶片经表面　 　　　　并去除下表皮，再将其置于经过滤灭菌处理的较高渗透压的混合酶液中。酶解后，经多次离心获得原生质体。然后测定该原生质体的活性，可采用的方法有________________________________________________________________________
（答出2点即可）。原生质体在培养过程中，只有重新形成　　　　　　后，才可进行有丝分裂。
（4）利用带侧芽的茎段获得丛状苗的过程与利用茎段诱导产生愈伤组织再获得丛状苗的过程相比，前者总培养时间　　　　，且不经历　　　　　过程，因而其遗传性状稳定，是大多数植物快速繁殖的常用方法。
（5）将抗病基因通过转基因的方法导入植物的分生组织可获得抗病性强的植株。若在试管苗期间用分子水平方法判断抗病基因是否表达，应检测________________________________________________________________________
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【答案】（1）标记基因（一般选择抗性基因）　（2）易被农杆菌侵染　（3）消毒　染色法、渗透吸水失水　细胞壁　（4）短　脱分化　（5）是否转录产生相应的mRNA、是否翻译产生相关的蛋白质
【解析】（1）重组Ti质粒中必须含有目的基因和用于筛选的标记基因，利用农杆菌转化法进行转基因操作时，标记基因一般选择抗性基因。（2）要获得植物克隆的成功，选择的植物材料应具备的条件包括具有优良性状、较高的遗传稳定性、全能性表达充分、易被农杆菌侵染等。（3）为了获取某植物叶片无菌的原生质体，应先将叶片表面进行消毒。鉴定原生质体的活性可采用红墨水等染料染色的方法，还可通过观察原生质体能否发生渗透作用来鉴定其活性。原生质体在培养过程中，只有重新形成细胞壁后，才可进行有丝分裂。（4）带有侧芽（含芽的顶端分生组织）的茎段可直接发育成丛状苗，无需经历脱分化的阶段，培养时间较短。（5）若在试管苗期间用分子水平方法判断抗病基因是否表达，应检测其是否转录产生相应的mRNA、是否翻译产生相关的蛋白质。
10.天山雪莲具有消炎镇痛、清除自由基等作用，其中具有药理活性的主要物质是黄酮类物质。多年来人们盲目采挖天山雪莲导致天山雪莲濒临灭绝，研究人员运用植物组织培养技术进行雪莲有效成分的提取，如图为相关过程。请回答下列有关问题：
幼苗的叶或茎愈伤组织提取黄酮类物质
（1）进行组织培养时，将雪莲幼苗的叶或茎切成0.5 cm长的小段作为　　　　　　　　，用酒精溶液和次氯酸钠溶液进行　　　　　，然后立即用无菌水清洗并用　　　　　　吸取材料表面的水分。
（2）图中①过程表示植物组织培养的　　　　　　过程。在植物组织培养的过程中，通常需要用植物生长调节剂对植物组织的　　　　　　进行诱导，使用时应严格控制用量，才能准确地发挥“激素杠杆”的作用。
（3）利用转基因技术也可以实现雪莲有效成分的工厂化生产。若选择大肠杆菌作为工程菌，需用　　　　　　处理大肠杆菌细胞，使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的状态。通常选择大肠杆菌作为基因工程受体细胞的原因是________________________________________________________________________
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【答案】（1）外植体　消毒　无菌滤纸　（2）脱分化　分裂和分化　（3）Ca2＋　大肠杆菌是原核生物，具有繁殖快、遗传物质相对较少等特点
【解析】（1）进行组织培养时，离体的组织（雪莲幼苗的叶或茎切成0.5 cm长的小段）称为外植体。为了防止感染杂菌，需用酒精溶液和次氯酸钠溶液进行消毒，然后立即用无菌水清洗并用无菌滤纸吸取材料表面的水分。（2）外植体→愈伤组织需要经过脱分化过程，如图中①所示。在植物组织培养的过程中，植物组织的分裂和分化需要用植物生长调节剂进行诱导。（3）若选择大肠杆菌作为工程菌，需用Ca2＋处理大肠杆菌细胞，使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的状态。大肠杆菌（原核生物）具有繁殖快、遗传物质相对较少等特点，因此通常选择大肠杆菌作为基因工程受体细胞。