人教版 (新课标)选修3《现代生物科技专题》2.1.1 植物细胞工程的基本技术一课一练

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基础巩固
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
答案B
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。
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
答案D
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,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,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,C项正确;花药离体培养得到的个体一定是单倍体植株,D项错误。
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
答案C
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。
5.下列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
答案D
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一物种之间,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。
6.下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
答案D
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用量比例,特别是生长素和细胞分裂素的种类和用量比例,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。
7.驱蚊草含有香茅醛,能散发出一种特殊的柠檬型香气,从而达到驱蚊且对人体无害的目的。驱蚊草是把天竺葵的原生质体和香茅草的原生质体进行诱导融合培育而成的。下列关于驱蚊草培育的叙述,错误的是( )
A.驱蚊草培育中所利用技术的优点是打破生殖隔离,实现远缘杂交育种
B.驱蚊草培育过程要用到纤维素酶、果胶酶等试剂制备原生质体
C.驱蚊草培育过程不同于植物组织培养,有细胞脱分化和再分化的过程
D.驱蚊草培育利用了植物体细胞杂交技术,其原理是染色体数目变异
答案D
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 。
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
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。
能力提升
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,结果如下表所示,下列相关叙述错误的是( )
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
答案B
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避光培养,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大小的茎尖经培养后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。
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
答案A
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,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,B项正确;③过程为植物组织培养,在脱分化培养基、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,C项正确;在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进行筛选,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,D项正确。
11.
小麦(6n=42)和玉米(2n=20)杂交以后可以获得受精卵,但在发育过程中玉米的染色体逐渐全部丢失,小麦的染色体则可以全部保留。将剥离杂交后获得的幼胚进行培养可以获得植株,下列相关叙述不正确的是( )
A.小麦和玉米之间存在生殖隔离,无法杂交产生可育的后代
B.无需对幼胚进行消毒处理即可直接进行组织培养
C.对幼胚进行培养的培养基中应加入适量的蔗糖
D.对该植株进行秋水仙素处理后可为小麦育种提供资源
答案B
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 、 。
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
解析(1)外植体经诱导后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。茎尖大小
外植体数/个
分化苗数/棵
脱毒苗数/棵
小于0.3 mm
20
1
1
0.3~0.5 mm
20
10
7
大于0.6 mm
20
13
4