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1、专题专题细胞工程细胞工程 2.1 植物细胞工程植物细胞工程 2.1.1 植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术 基础巩固 1 生物体内细胞没有表现出全能性,而是分化为不同的组织、器官,这是因为( ) A.细胞丧失了全能性 B.基因的选择性表达 C.不同的细胞内基因不完全相同 D.在个体发育的不同时期,细胞内的基因发生了变化 解析:生物体内的细胞不能表现出全能性,是因为基因进行选择性表达而分化为不同的组织和 器官。 答案:B 2 在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中,下列哪一项条件一般是 不需要的?( ) A.消毒和灭菌 B.适宜的温度 C.充足的光照D.适宜的养料和激素
2、 解析:由于脱分化形成的是愈伤组织,还没有形成具有根、茎、叶的植物体,因此不需要光照。 答案:C 3 植物细胞表现出全能性的必要条件和增殖方式分别是 ( ) A.给予适宜的营养和外界条件;减数分裂 B.导入其他植物细胞的基因;有丝分裂 C.脱离母体后,给予适宜的营养和外界条件;有丝分裂 D.将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内;减数分裂 答案:C 4 将花药离体培养,形成试管苗,通常需要经过的两个阶段是( ) A.脱分化形成愈伤组织,再分化形成根、芽 B.分化形成愈伤组织,进一步分化形成根、芽 C.通过减数分裂形成配子,配子再发育形成根、芽 D.先用秋水仙素处理花粉,再进行花药离体培养 解析
3、:花药离体培养应用了植物的组织培养技术,植物的组织培养包括脱分化和再分化。 答案:A 5 植物体细胞杂交尚未解决的问题有( ) A.去掉细胞壁,分离出有活力的原生质体 B.将杂种细胞培育成植株 C.让杂种植物按照人们的需要表现亲代的优良性状 D.尚未培育出属间杂种植物 解析:目前,植物体细胞杂交产生的杂种植株还不能按照人们的需要表现亲代的优良性状。 答案:C 6 植物体细胞融合完成的标志是( ) A.再生出细胞壁 B.细胞质发生融合 C.细胞核发生融合 D.细胞膜发生融合 解析:植物体细胞融合的过程既有细胞膜、细胞质的融合,又有细胞核的融合。植物细胞最外 层为细胞壁,融合前应去掉细胞壁,融合完
4、成的标志是再生出新的细胞壁。 答案:A 7 植物体细胞杂交是利用不同物种的两个体细胞融合成一个杂种细胞的过程。该过程是 指( ) A.不同植物的精子与卵细胞的融合 B.不同植物的原生质体的融合 C.完整的两个植物体细胞的融合 D.植物花粉细胞的两两融合 解析:精子与卵细胞属于生殖细胞,所以二者的融合不属于体细胞杂交;两个完整的植物体细 胞由于有细胞壁无法融合,必须去除细胞壁,去除细胞壁的植物细胞叫原生质体,因而植物体 细胞杂交的实质是不同植物的原生质体的融合。 答案:B 8 在应用植物体细胞杂交技术获得白菜甘蓝的操作步骤中,错误的是( ) A.用盐酸和酒精的混合液解离以获得原生质体 B.用聚乙
5、二醇诱导白菜和甘蓝的原生质体融合 C.用植物组织培养技术把杂种细胞培养成植株 D.融合的原生质体需再生出细胞壁,才能进行脱分化形成愈伤组织 解析:植物体细胞杂交过程中,一般用酶解法去除细胞壁获得原生质体。 答案:A 9 下列关于植物细胞工程的叙述,正确的是( ) A.植物细胞只要在离体状态下即可表现出全能性 B.制备原生质体时可利用酶或植物激素去除细胞壁 C.愈伤组织经过细胞的增殖会形成新的植物组织、器官 D.叶肉细胞经脱分化形成愈伤组织离不开植物激素的作用 解析:植物细胞表现出全能性的前提条件是处于离体状态,同时也需要其他条件配合,如需要 一定的营养物质、激素、环境条件等;制备原生质体时可利
6、用酶去除细胞壁,但植物激素无法 去除细胞壁;愈伤组织形成新的植物组织、 器官的过程是再分化,而不是增殖;植物组织培养过 程中的脱分化和再分化过程都需要由植物激素诱导。 答案:D 10 甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物,甲含有效成分 A,乙含有效成分 B。 某研究小组拟培育同时含有 A 和 B 的新型药用植物。 回答下列问题。 (1)为了培育该新型药用植物,可取甲和乙的叶片,先用 酶和 酶去 除细胞壁,获得具有活力的 ,再用化学诱导剂诱导二者融合,形成的融合细胞进 一步培养形成 组织,然后经过 形成完整的杂种植株。这种培 育技术称为 。 (2)假设甲与乙有性杂交的后代是不育的,而上述杂
7、种植株是可育的,造成这种差异的原因 是 。 解析:利用植物体细胞杂交技术培育新品种的过程中,应先用纤维素酶和果胶酶去掉植物细胞 的细胞壁,获得有活力的原生质体,经诱导融合后培养成为愈伤组织,再经再分化形成完整植 物体。 答案:(1)纤维素 果胶 原生质体 愈伤 再分化(或分化) 植物体细胞杂交技术 (2)在减数分裂过程中,前者染色体联会异常,而后者染色体联会正常(其他合理答案也可) 能力提升 1 下面关于植物细胞工程的叙述,正确的是( ) 不同种植物的叶肉细胞融合时,应先去掉细胞膜 叶肉细胞脱分化后,可形成无定形状态的薄壁细胞 叶肉细胞经过再分化过程,可形成愈 伤组织 叶肉细胞离体培养时,可以
8、表现出细胞全能性 A. B. C. D. 解析:植物细胞融合应去掉细胞壁而不是细胞膜;高度分化的叶肉细胞经脱分化后,可形成愈 伤组织,愈伤组织是无定形状态的薄壁细胞团;高度分化的植物细胞必须在离体培养的状态下 才能表现出全能性。 答案:B 2 下列关于植物组织培养的叙述,正确的是( ) A.培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压 B.离体器官、组织或细胞都必须在光下才能形成愈伤组织 C.同一植株不同细胞经培养获得的愈伤组织的基因相同 D.生长素导致愈伤组织形成,而细胞分裂素使细胞分化 解析:离体器官、 组织或细胞脱分化的过程是靠激素诱导的,不需要光;同一植株中体细胞和生 殖细胞经过脱分化
9、获得的愈伤组织的基因不相同;生长素和细胞分裂素需共同作用,才能诱导 愈伤组织形成和再分化。 答案:A 3 通过植物体细胞杂交可以获得“烟草菠菜”杂种植株。右上图为培育杂种植株过程的 示意图,下列操作不是必须的是( ) A.在融合之前除去两种细胞的细胞壁 B.原生质体先进行脱分化处理再融合 C.原生质体融合后筛选杂种细胞继续培养 D.诱导杂种细胞形成愈伤组织,再分化成植株 解析:植物体细胞的杂交过程:在融合之前除去两种细胞的细胞壁,获得具有活力的原生质体; 原生质体融合后筛选杂种细胞继续培养;诱导杂种细胞形成愈伤组织,再分化成植株。 答案:B 4A 种植物细胞和 B 种植物细胞的结构如下图所示(
10、仅显示细胞核),将 A、 B 两种植物细胞 去掉细胞壁后,诱导二者的原生质体融合,形成单核的杂种细胞,若经过组织培养后得到了杂 种植株,则该杂种植株是( ) A.二倍体;基因型是 DdYyRr B.三倍体;基因型是 DdYyRr C.四倍体;基因型是 DdYyRr D.四倍体;基因型是 DDddYYyyRRrr 解析:根据图示 A 和 B 物种等位基因的数量都是两个,所以可得出 A 和 B 物种都是二倍体,二 者体细胞的原生质体融合后形成的杂种植株是四倍体。 答案:C 5 水稻的花药通过无菌操作接入试管,经过如下过程培育试管苗。据图分析下列叙述正确 的是( ) A.a、b、c、d 中的植物细胞
11、都具有全能性,且全能性的表达程度相同 B.a、b、c 的培养基中都有琼脂、有机物、水、植物生长调节剂等物质 C.水稻花药经 ad 发育成试管苗的过程涉及有丝分裂、减数分裂等细胞分裂方式 D.只要调节培养基中各种营养物质的比例就能诱导 b 中的愈伤组织分化成试管苗 解析:细胞全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能,不同细胞全能性的表 达程度不同,A 项错误。植物组织培养所用的培养基为固体或半固体培养基,其成分有水、矿 质元素、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂、植物激素等,B 项正确。水稻花药经脱分化和再分 化发育成试管苗的过程涉及的分裂方式为有丝分裂,而减数分裂发生在进行有性生殖的个体
12、形成生殖细胞的过程中,C 项错误。诱导 b 中的愈伤组织分化成试管苗与生长素和细胞分裂 素有关,生长素与细胞分裂素的比值高时,有利于根的分化,抑制芽的形成;二者比值低时,有利 于芽的分化,抑制根的形成,D 项错误。 答案:B 6 已知甲、乙两种植株均为二倍体纯种,甲植株高产、乙植株耐盐碱。现要利用这两种植 株培育出既高产又耐盐碱的新品种。下列技术不可行的是( ) A.利用植物体细胞杂交技术,可获得四倍体杂种目的植株 B.将乙种植株耐盐碱基因导入甲种植株的受精卵中,可培育出目的植株 C.两种植株杂交后,得到 F1,再利用单倍体育种技术可较快获得纯种的目的植株 D.诱导两种植株的花粉融合并培育成幼
13、苗,用秋水仙素处理幼苗,可培育出目的植株 解析:利用植物体细胞杂交技术,获得的四倍体杂种植株具有两个亲本的遗传特性,A项可行;基 因工程技术能克服远缘杂交不亲和的障碍,定向地改造生物的遗传特性,B 项可行;甲、乙为不 同的物种,不同物种间存在生殖隔离,一般不能杂交,即使能杂交,产生的后代也是不可育的,C 项不可行;诱导两种植株的花粉融合并培育成幼苗,不存在同源染色体,不能产生可育配子,幼 苗用秋水仙素处理,使其染色体加倍,可产生可育后代,D 项可行。 答案:C 7 下图表示基因型为 AaBb 的水稻的花药通过无菌操作,接入试管后,在一定条件下形成试 管苗的培育过程。下列相关叙述错误的是( )
14、A.愈伤组织是花粉细胞通过有丝分裂形成的不规则的细胞团 B.在愈伤组织的形成过程中,必须从培养基中获得水、无机盐和小分子的有机物等营养物质 C.为促进花粉细胞分裂生长,在培养基中应加入适宜浓度的生长素等植物激素 D.试管苗可能出现的基因型有 AABB 或 AAbb 或 aaBB 或 aabb 解析:花粉是通过减数分裂形成的,其基因型为 AB 或 Ab 或 aB 或 ab,由花粉发育而来的个体 未经秋水仙素处理,是单倍体。 答案:D 8 草莓使用传统的方式繁殖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
15、、根植株 请回答下列问题。 (1)微型繁殖培育无病毒草莓时,一般选取 作为外植体,其依据 是 。 (2)在过程中,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 ,以有利于外植体启动细胞分裂形成愈伤组 织。接种后 25 d,若发现外植体边缘局部污染,原因可能是 。 (3)在过程中,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 。 解析:(1)植物组织培养无病毒幼苗时,常采用根尖或茎尖部位,原因是这两个部位含病毒极少。 (2)MS 培养基的主要成分包括大量元素、微量元素和有机物,在配制好的培养基中,常需要添 加生长素和细胞分裂素等
16、植物激素。植物组织培养也应注意无菌操作。 (3)生长素与细胞分裂素的比值低时有利于芽的分化,生长素与细胞分裂素的比值高时有利于 根的分化。 答案:(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 9 下图表示植物分化、脱分化和再分化过程及其关系。回答相关问题。 (1)离体的高度分化的细胞要顺利完成脱分化,除了需要各种无机营养物质外,还需要在培养 基中加入 、 (两类物质功能不同),脱分化形 成的愈伤组织细胞与正常体细胞相比,前者在结构方面的特点 是 。 (2)图中“单倍体性细胞”主要指的是 ,是正常植物体经 形成的,在 这一过程中细胞中的染色体如何变化? 。 (3)从分化、脱分化和再分化的结果看,它们的实质都 是 。 (4)以上两种培育植株的方法得到的完整植株相同吗? 。哪种方法更容易实 现? 。 答案:(1)有机营养物质(蔗糖、维生素、氨基酸等) 植物激素(生长素、细胞分裂素) 高度液 泡化、无定形、细胞壁薄 (2)花粉(细胞) 减数分裂 染色体复制一次,平分两次,子细胞中染色体数目是亲代细胞的一 半 (3)基因选择性表达 (4)不相同 花药离体培养