人教新版高中生物选修三2.1.2植物细胞工程的实际应用 试卷（含答案） (4)

2.1.2植物细胞工程的实际应用
试卷（含答案）
知识点一　植物繁殖的新途径
1．草莓生产上传统的繁殖方式易将所感染的病毒传播给后代，导致产量降低、品质变差。运用微型繁殖技术可以培育出无病毒幼苗。草莓微型繁殖的基本过程如下：
外植体愈伤组织芽、根―→植株
请回答：
(1)微型繁殖培育无病毒草莓苗时，一般选取________作为外植体，其依据是________________________________________________________________________。
(2)在过程①中，常用的MS培养基主要成分包括大量元素、微量元素和________，在配制好的培养基中，常常需要添加________，有利于外植体启动细胞分裂形成愈伤组织，接种后2～5
d，若发现外植体边缘局部污染，原因可能是________________。
(3)在过程②中，愈伤组织在诱导生根的培养基中未形成根，但分化出了芽，其原因可能是____________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
2．如图是人工种子的结构简图，对其叙述不正确的是
(　　)
A．人工种子的胚乳中含有胚状体发育所需要的营养物质，还可以添加农药和植物激素
B．人工种子可以工业化生产，播种人工种子可节省大量地粮食
C．人工种子克服了有些作物品种繁殖能力差，结子困难或发芽率低等问题
D．人工种子的胚状体还未分化出胚芽、胚轴和胚根等结构
知识点二　组织培养在作物新品种培育中的应用
3．下图列举了几种植物的育种方式，请据图回答相关问题：
(1)甲育种方式称为________________。
(2)通过丁种方式可以获得脱毒苗，培养过程中c常常取用茎尖的原因是__________________________________________________________________。
(3)乙方式通常用射线处理植物的愈伤组织能获得较好效果，原因是________________________________________________________________________。
(4)丙方式将外源目的基因导入受体植物细胞，最常采用的方法是________________________________________________________________________。
(5)甲、丙两种育种方式与传统杂交育种相比，其优点是________________________
________________________________________________________________________。
知识点三　细胞产物的工厂化生产
4．紫草素是紫草细胞的代谢产物，可作为生产治疗烫伤药物的原料。用组织培养技术可以在生物反应器中通过培养紫草细胞生产紫草素。下图记录了生物反应器中紫草细胞产量、紫草素产量随培养时间发生的变化。
(1)在生产前，需先加入紫草细胞作为反应器中的“种子”。这些“种子”是应用组织培养技术，将紫草叶肉细胞经过__________而获得的。这项技术的理论基础是__________。
(2)从图中可以看出：反应器中紫草细胞的生长呈现__________规律；影响紫草素产量的因素是__________和______________。
(3)在培养过程中，要不断通入无菌空气并进行搅拌的目的是________________和________________。
(4)要使紫草素持续高产，紫草细胞的产量(干重)应保持在什么数值左右？____________________。
答案
1．(1)茎尖(或根尖)　茎尖(或根尖)病毒极少，甚至无病毒
(2)有机物　植物激素　外植体消毒不彻底
(3)培养基中生长素类物质用量与细胞分裂素类物质用量的比值偏低
解析　(1)因茎尖(或根尖)病毒极少，甚至无病毒，所以常用其作为外植体培育无病毒植株。(2)在植物组织培养的培养基中，除了添加植物必需的矿质元素外，还要添加有机物，添加植物激素有利于启动细胞分裂实现脱分化形成愈伤组织，并且可诱导愈伤组织细胞的再分化过程。若对外植体消毒不彻底，会造成外植体边缘局部污染。(3)在培养基中生长素与细胞分裂素的用量比值不同，诱导生根发芽的结果不同，当比值低时，有利于发芽；比值高时，有利于生根。
知识链接　(1)微型繁殖
①本质：微型繁殖实际上是一种无性繁殖，能保持亲本的一切优良性状，这项技术只运用了植物组织培养技术，因此该过程只涉及有丝分裂，不涉及减数分裂。
②优点：使用材料少，培养周期短，繁殖率高，便于自动化管理，有利于进行工厂化培养。
(2)培养无病毒植株
①病毒的特点：病毒是寄生性生物，在用种子繁殖或用植物根、茎的无性繁殖过程中，种子、根、茎的细胞中可能携带着病毒并传给下一代，使其繁殖的子代感染病毒。
②材料的选取：据检测，植物的分生组织细胞中一般是不含病毒的。如果将未被病毒感染的植株的分生组织用植物组织培养的方法培育成幼苗，用于生产，可以避免病毒对作物的影响，大大提高作物的产量。
2．D　人工种子是经植物组织培养获得具有生根、发芽能力的胚状体结构后，包裹上人工种皮而形成的。在人工种子胚乳中除了添加种子萌发所需的营养物质外，还可以添加农药、植物激素、固氮菌等。
知识链接　人工种子
(1)植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽或腋芽，包上人工种皮就可以形成人工种子。
(2)优点：①人工胚乳中可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等，以利于胚状体生长发育成幼苗，提高作物产量。
②解决了有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。
③种子可以工业化生产，提高农业的自动化程度。
④用人工种子播种可以节约粮食。例如，一个12
L的发酵罐在20
d内生产的胡萝卜胚状体，可以制成1
000万粒人工种子，满足几千公顷农田的种植需要。
3．(1)植物体细胞杂交　(2)茎尖所含病毒较少，甚至不含病毒　(3)愈伤组织细胞处于不断分裂的状态，易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变　(4)农杆菌转化法　(5)能克服不同物种间远缘杂交不亲和的障碍
解析　(1)由
a、b两种细胞通过一定的技术手段获得c，属于植物体细胞杂交，能克服远缘杂交不亲和的障碍。(2)植物分生区附近(如茎尖)的病毒极少，甚至没有病毒，因此常用茎尖组织培养技术获得脱毒苗。(3)由于愈伤组织一直处于不断分裂的状态，容易受到培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的影响而发生突变。(4)将外源基因导入受体植物细胞的方法，最常用的是农杆菌转化法。(5)植物体细胞杂交和基因工程都能克服不同物种间远缘杂交不亲和的障碍，而传统杂交育种由于生殖隔离而不能实现种间杂交。
归纳提升　(1)单倍体育种与花药离体培养的比较
花药离体培养是单倍体育种时常用的方法，但花药离体培养得到的植株一般是不可育的单倍体植株，而单倍体育种是在花药离体培养获得单倍体幼苗的基础上，用适当浓度的秋水仙素处理，获得的是纯合可育的植株，且自交后代不发生性状分离。
(2)突变体育种与诱变育种的比较
突变体育种的原理为突变(基因突变或染色体变异)，诱变育种的原理为基因突变，所以应注意两个概念间的区别和联系，诱变育种属于突变体育种的一种。
(3)植物组织培养应用的生殖方式
不能千篇一律地认为植物组织培养都是无性生殖。确切地说，如果离体培养的是体细胞，得到的植株应和亲代完全相同，为无性生殖；如果离体培养的是生殖细胞(如花药离体培养)，得到的植株是单倍体，应为有性生殖中的单性生殖。
4．(1)脱分化(或脱分化形成愈伤组织)　细胞的全能性
(2)“S”型增长　细胞数量　细胞所处的生长期
(3)保证氧气供应充足　使细胞与培养液充分接触
(4)19
g·L－1左右
解析　植物体细胞经脱分化形成愈伤组织，通过培养这些细胞从中提取紫草素。细胞培养需要一定的环境条件。当细胞大量增殖，细胞数量增多时，产生的紫草素最多。因为细胞进行有氧呼吸，所以应不断补充氧气。
知识链接　细胞产物的工厂化生产
(1)原理：植物细胞在代谢过程中，能够产生一些有机化合物，如人参皂甙、奎宁、紫杉醇，它们可以作为药物、杀虫剂、香料、色素等的原料。可以通过大规模培养植物细胞，从中提取这些物质。
(2)技术：植物组织培养技术
外植体(离体的植物器官、组织或细胞)愈伤组织细胞悬液细胞产物
(3)工厂化生产人参皂甙的基本过程
①选择人参根作为外植体进行培养，产生愈伤组织，经过培养选择增殖速度快而且细胞内人参皂甙含量高的细胞株作为种质。
②将第一步选择的细胞株放在发酵罐中的适当培养液中进行液体培养，增加细胞数量。
③将发酵罐中培养的细胞进行破碎，从中提取人参皂甙。