2020-2021学年高中生物人教版选修3习题：2-1-1　植物细胞工程的基本技术

2020-2021学年高中生物人教版选修3习题：2-1-1　植物细胞工程的基本技术

专题 2 细胞工程 2.1 植物细胞工程 2.1.1 植物细胞工程的基本技术 课后篇巩固提升 基础知识巩固 1.以下实例不能体现细胞全能性的是( ) A.用胡萝卜韧皮部细胞培育出植株 B.用紫色糯玉米种子培育出植株 C.用转入抗虫基因的棉花细胞培育出植株 D.番茄体细胞与马铃薯体细胞杂交后培育出植株 解析细胞的全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整生物体的潜能。能体现细胞全能 性的最好实例是植物组织培养,即离体的植物器官、组织或细胞经过脱分化和再分化,最终能形 成一个完整的植物体,故 A、C、D 三项所述都能体现细胞的全能性。玉米种子中有胚,胚是玉 米的幼体,因此将玉米种子培育成植株是幼体发育为成体的过程,没有体现细胞的全能性。 答案 B 2.下图表示四倍体兰花叶片植物组织培养的过程,下列相关叙述不正确的是( ) 四倍体兰花叶片 愈伤组织 胚状体 兰花植株 A.通过消毒和无菌操作避免①②过程发生杂菌污染 B.需生长调节物质调控①②过程的细胞分裂和分化 C.细胞全能性表达的前提是①过程,体现在②③过程 D.此兰花的花药离体培养所得植株为二倍体植株 解析采取对外植体消毒和无菌操作以避免脱分化和再分化过程中发生杂菌污染,故 A 项正确; 脱分化和再分化时需要添加植物生长调节物质来进行调控,故 B项正确;细胞表达全能性的前提 是图中的脱分化过程,由愈伤组织再分化形成胚状体,最后发育成兰花植株的过程体现了全能 性,故 C 项正确;花药离体培养得到的个体一定是单倍体植株,故 D 项错误。 答案 D 3.通过体细胞杂交获得一个杂种植株需要的步骤是( ) A.制备原生质体→诱导原生质体融合→植物组织培养→得到杂种植株 B.制备原生质层→原生质层融合→植物组织培养→得到杂种植株 C.获取细胞→原生质体融合→植物组织培养→得到杂种植株 D.获取细胞→原生质体直接融合→植物组织培养→得到杂种植株 答案 A 4.“白菜—甘蓝”是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种,它具有生长周期短和耐储藏等优 点。下图是“白菜—甘蓝”的培育过程示意图,下列叙述错误的是( ) A.培育过程中,实验①②过程常用的物质为纤维素酶和果胶酶 B.过程③的诱导方法有物理法和化学法两种 C.杂种植物幼苗同时具有两个物种的遗传物质,同时表现两个物种所有的性状 D.植物体细胞杂交育种的优点是克服远缘杂交不亲和的障碍 解析“白菜—甘蓝”选择性表达其细胞内的遗传物质,并没有表达所有的基因,不能表现原来物种 的全部性状。 答案 C 5.有关传统植物杂交与植物体细胞杂交的比较,正确的是( ) A.两者涉及的变异类型依次是基因重组、基因突变 B.两者的操作中都需要使用纤维素酶和果胶酶 C.两项技术培育出的新个体与亲代之间均不存在生殖隔离 D.与传统植物杂交相比,植物体细胞杂交可以克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍 解析传统植物杂交为有性杂交,涉及的变异类型是基因重组;植物体细胞杂交涉及的变异类型 是染色体变异,A 项错误。有性杂交时不需要使用纤维素酶和果胶酶,B 项错误。植物体细胞杂 交获得的新个体与亲代间存在生殖隔离,C 项错误。有性杂交一般发生在同种之间,而植物体细 胞杂交打破了生殖隔离,能克服远缘杂交不亲和的障碍,D 项正确。 答案 D 6.如图表示应用植物组织培养技术培育优质玉米的过程,对此过程的描述错误的是( ) A.试管苗培养过程必须在无菌条件下进行 B.D 试管中组织分化的调控与激素配比有关 C.E 中刚培养成的试管苗还不能立即用于推广种植 D.在培养基中加入病原体的致病毒素,可促进抗病突变体的产生 解析试管苗培养过程必须在无菌条件下进行,A 项正确;决定植物脱分化和再分化的关键因素是 植物激素的种类和比例,特别是生长素和细胞分裂素的种类和比例,被称为“激素杠杆”,因此 D 试管中组织分化的调控与激素配比有关,B 项正确;E 中刚培养成的试管苗为单倍体植株,高度不 育,因此还不能立即用于推广,C 项正确;在培养基中加入病原体的致病毒素,可对抗病突变体进 行选择,但不能促进抗病突变体的产生,D 项错误。 答案 D 7.基因型为 AaBb 的水稻(含 24 条染色体)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。回答下列问题。 (1)图中①和②分别表示 、 过程。 (2)图 B 中的细胞团是 ,它的特点 是 。 (3)花药有再生成完整植株的可能性,这是 的表现。 (4)要促进花粉细胞分裂生长,培养基中应有 和 两类激 素。 (5) (用标号表示)过程必须给予光照,其原因是叶绿素的形成需要光照,绿叶长出后可以 利用光能制造有机物,供试管苗生长发育。 (6)D 中培育成的试管苗是 倍体,可能的基因型 有 。 解析植物组织培养的过程可概括为外植体 愈伤组织 胚状体 植物体。因此, ①②过程分别表示脱分化、再分化过程,B 中细胞团为愈伤组织,花药发育成完整植株,体现了细 胞的全能性。脱分化过程避光,再分化以后的过程需要光照。配子(花药)发育成的植株为单倍体, 基因型为 AaBb 的二倍体植株经减数分裂形成的配子基因型有 AB、aB、Ab、ab 四种,因此配 子经有丝分裂发育成的单倍体植株有 AB、Ab、aB、ab 四种基因型。 答案(1)脱分化 再分化 (2)愈伤组织 没有特定的结构和功能,并处于旺盛分裂状态(或高度液泡化,无定形状态,具 有分生能力,排列疏松无规则等) (3)植物细胞全能性 (4)生长素 细胞分裂素 (5)②③ (6)单 AB、Ab、aB、ab 8.据下面植物体细胞杂交技术流程图回答相关问题。 (1)若运用传统有性杂交(即用番茄、马铃薯杂交)能否得到杂种植株?为什么? 。 (2)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中,运用的技术手段是 ,依据 的原理是 ,其中过程②称为 技术,该过程的 原理是 。与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器 为 ,过程④相当于 ,过程⑤涉及的分裂方式 为 。 解析(1)番茄和马铃薯属于两种植物,存在生殖隔离,不能通过有性杂交产生后代。(2)过程②是把 a、b 两个原生质体融合在一起,所以称为原生质体融合,融合成功依赖于细胞膜的流动性。过程 ③是再生细胞壁的过程,而细胞壁的形成与高尔基体有关。过程④的结果是形成了愈伤组织,所 以④为脱分化。 答案(1)不能,不同种的植物存在生殖隔离 (2)植物组织培养 细胞的全能性 原生质体融合 细胞膜的流动性 高尔基体 脱分化 有丝分裂 能力素养提升 9.为了给工厂化繁殖脱毒甘薯苗提供技术支持,科研人员利用植物组织培养技术研究了甘薯茎 尖大小对诱导分化苗和脱毒苗的影响,结果如表所示,下列相关叙述错误的是( ) 茎尖大小 外植体数/个 分化苗数/颗 脱毒苗数/颗 小于 0.3 mm 20 1 1 0.3~0.5 mm 20 10 7 大于 0.6 mm 20 13 4 A.为防止细菌污染,应对外植体进行消毒 B.脱分化时,应给予适宜光照诱导基因表达 C.根据培养阶段的不同调整培养基中激素的比例 D.0.3~0.5 mm 大小的茎尖适用于培养脱毒甘薯苗 解析植物组织培养时,在接种前对外植体进行消毒处理可减少杂菌污染,A 项正确;脱分化时,愈 伤组织的诱导往往需要暗培养,不能给予适宜光照,B 项错误;不同阶段的培养基中细胞分裂素 和生长素的比例应不同,C 项正确;根据表格中数据可知,0.3~0.5 mm 大小的茎尖经培养得到的 脱毒苗数最多,因此适用于培养脱毒甘薯苗,D 项正确。 答案 B 10.小麦是世界上最主要的粮食作物之一,纹枯病是小麦的三大病害之一。一种野生山羊草具有 纹枯病的抗性基因。现用一定剂量的紫外线处理山羊草原生质体,破坏其所有的细胞核,且使染 色体片段化,并且丧失再生能力。再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体,与完整的小麦原 生质体融合,获得抗纹枯病的杂种植株,流程如下图所示。下列相关叙述错误的是( ) A.①过程利用了酶的专一性原理,获取的原生质体应培养在生理盐水(质量分数为 0.9%的 NaCl 溶液)中 B.②过程利用了膜的流动性原理,同时含有叶绿体和细胞核是筛选杂种细胞的标志 C.③过程利用了细胞的全能性原理,该过程需用含不同浓度激素的培养基培养 D.④过程利用了生物大分子杂交原理进行筛选,最后还需用纹枯病菌感染进行鉴定 解析①过程需用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁,获取的原生质体应放在相应的等渗溶液中,以 免细胞失水皱缩或吸水涨破。生理盐水(质量分数为 0.9%的 NaCl 溶液)是人体细胞的等渗溶液, 并不一定是植物细胞的等渗溶液,故 A 项错误。②过程表示诱导细胞融合,由于经处理的山羊草 幼叶的叶肉细胞原生质体无细胞核而有叶绿体,小麦幼根细胞的原生质体无叶绿体而有细胞核, 故杂种细胞同时含有叶绿体和细胞核。③过程为植物组织培养,脱分化培养基、生芽培养基及 生根培养基中,生长素和细胞分裂素的浓度配比是不相同的。④过程中,要筛选出含有抗病基因 的杂种植株,需用 DNA 分子杂交、DNA—RNA 分子杂交、抗原—抗体杂交等生物大分子杂交 技术,最后还需用纹枯病菌感染进行接种实验,以进行个体水平的鉴定。 答案 A 11.(多选)芥酸会降低菜籽油的品质。油菜有两对独立遗传的等位基因(H 和 h,G 和 g)控制菜籽 的芥酸含量,下图是获得低芥酸油菜新品种(HHGG)的技术路线。已知油菜单个花药由花药壁 (2n)及大量花粉(n)等组分组成,这些组分的细胞都具有全能性。 据图分析,下列叙述正确的是( ) A.①②两过程均需用植物激素来诱导细胞脱分化 B.与④过程相比,③过程可能会产生二倍体再生植株 C.图中三种途径中,利用花粉培养筛选低芥酸植株(HHGG)的效率最高 D.F1 减数分裂时,H 基因所在染色体会与 G 基因所在染色体发生联会 解析①②两过程都是脱分化过程,培养基中需要加入生长素和细胞分裂素来诱导细胞脱分化,A 项正确。③过程是利用植物花药离体培养获得植株的过程,其中花药壁细胞属于正常的二倍体 体细胞,由其获得的植株为二倍体植株,④过程是利用花粉粒离体培养获得植株的过程,花粉细 胞只有一个染色体组,由其获得的植株为单倍体,B 项正确。图中的三种途径中,利用花粉培养获 得的植株只有四种类型,比例为 1∶1∶1∶1,易筛选出所需类型,C 项正确。H、h 和 G、g 两对 等位基因独立遗传,故两者位于非同源染色体上,在减数分裂时,H 和 G 基因所在的染色体不会 发生联会,D 项错误。 答案 ABC 12.为了获得植物次生代谢产物,先用植物外植体获得愈伤组织,然后在液体培养基中悬浮培养。 请回答下列问题。 (1)外植体经诱导后形成愈伤组织的过程称为 。 (2)在愈伤组织悬浮培养时,细胞干重、蔗糖浓度和 pH 的变化如下图所示。细胞干重在 12 d 后 下降的原因有 ;培养液中蔗糖的作用 是 、 。 (3)多倍体愈伤组织细胞产生的次生代谢产物量常高于二倍体。二倍体愈伤组织细胞经 处理,会产生染色体加倍的细胞。为检测愈伤组织细胞染色体数目,压片前常用纤维素酶和 酶解离愈伤组织。若愈伤组织细胞(2n)经诱导处理后,观察到染色体数为 8n 的细胞,合理的解释 是 、 。 解析(1)外植体经诱导形成愈伤组织的过程称为脱分化。(2)观察图示可知,12 d 后蔗糖浓度和 pH 都下降到较低水平,影响能量的供应和酶的活性,导致细胞干重下降。另外,培养液中的蔗糖还具 有调节渗透压的作用。(3)在细胞分裂过程中,用低温或秋水仙素处理,都可抑制纺锤体的形成, 使子染色体不能移向细胞两极,从而使细胞中染色体数目加倍。愈伤组织的细胞之间含有纤维 素和果胶,欲将其分散成单个细胞,压片前需用纤维素酶和果胶酶处理。愈伤组织细胞经诱导处 理后,有的细胞染色体数目加倍(4n),有的细胞染色体数目未加倍(2n),也可能有的细胞在连续分 裂中每次都因低温或秋水仙素抑制了纺锤体的形成,导致细胞中染色体数目连续加倍,出现染 色体数目为 8n 的细胞。所以染色体数目加倍到 4n 的细胞处于有丝分裂后期时染色体数目为 8n,染色体数目加倍到 8n 的细胞处于有丝分裂中期时染色体数目也为 8n。 答案(1)脱分化 (2)蔗糖浓度下降,pH 降低 提供能源 调节渗透压 (3)秋水仙素(低温) 果胶 染色体数目加倍到 4n 的细胞处于有丝分裂后期 染色体数目 加倍到 8n 的细胞处于有丝分裂中期