2.1　植物细胞工程-2022版生物选修3 人教版（新课标） 同步练习 （Word含解析）

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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
基础过关练
题组一　细胞工程及植物细胞的全能性
1.下列有关细胞工程的叙述,不正确的是 (　　)
A.细胞工程应用的是细胞生物学和分子生物学的原理和方法
B.可以通过分子水平上的操作,按照人的意愿来改变细胞核内的遗传物质
C.可以通过细胞水平或细胞器水平上的操作,按照人的意愿来获得细胞产品
D.根据操作对象的不同,可以分为植物细胞工程和动物细胞工程两大领域
2.(2020安徽蚌埠一中期末改编)关于植物细胞全能性的含义,下列说法正确的是 (　　)
A.植物体内不同细胞具有相同的遗传物质
B.植物体内不同组织细胞的结构和功能各异
C.植物体的任何一个细胞都具有形成完整个体的潜能
D.植物体的各种细胞都可以有选择地表达细胞中的某些基因
3.(2020安徽阜阳二中期中)下列发生了细胞分化且能体现体细胞全能性的生物学过程是 (　　)
A.玉米种子萌发长成新植株
B.小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞
C.小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株
D.胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株
题组二　植物组织培养技术
4.(2020浙江诸暨高三上阶段诊断)某小组用组织培养技术繁殖铁皮石斛,为研究培养过程中培养基中蔗糖和光各自的作用进行了对照实验,结果如下表,下列说法正确的是 (　　)
培养条件
加蔗糖
不加蔗糖
光
正常生长,分化
不生长,死亡
暗
只生长,不分化
不生长,死亡
A.蔗糖为细胞生长提供能量,光促进细胞分化
B.光为细胞生长提供能量,蔗糖促进细胞分化
C.光照只会影响到光合作用的效率
D.整个组织培养过程中,培养基中都不加入蔗糖也可发育成幼苗
5.(2019陕西西安高二检测)韧皮部细胞是高度分化的植物细胞,用韧皮部细胞进行组织培养可以形成愈伤组织。下列叙述错误的是 (　　)
A.该愈伤组织是细胞经过脱分化和细胞分裂形成的
B.该愈伤组织的细胞没有全能性
C.该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成的
D.该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状结构
　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　
6.(2020四川成都外国语学校高二开学考试)如图为胡萝卜的植物组织培养示意图,有关叙述错误的是(　　)

A.③胡萝卜植株的花粉细胞也具有细胞的全能性
B.①过程中既进行细胞分裂又进行细胞分化
C.图示过程体现了植物细胞核的全能性
D.根与叶的细胞功能不同的根本原因是基因的选择性表达
7.下图为植物组织培养过程,下列有关说法不正确的是 (　　)

A.B试管中细胞的全能性最高
B.D试管中培育出的个体都是纯合子
C.A→B过程不需要光照
D.A→D过程中的细胞分裂都是有丝分裂
8.蝴蝶兰素有“兰中皇后”的美誉。它是单茎气生兰,植株上极少发育侧枝,难于进行常规无性繁殖。其种子也不含胚乳或其他组织,在自然条件下萌发率极低,无法利用播种方式进行有性繁殖。采用植物组织培养技术是目前蝴蝶兰大规模生产的唯一途径。请回答下列问题:
(1)这一技术的理论依据是　　　　　,原因是分化的植物细胞仍具有　。 
(2)用组织培养技术繁殖蝴蝶兰的优点是　　　　(答出一点即可)。请用简要的文字和箭头描述繁殖过程:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。 
(3)蝴蝶兰的芽尖组织在接种到培养基之前,必须进行　　　　处理,整个组织培养过程需要　　　　操作,并控制好各个时期的培养条件。要促使芽尖组织细胞分裂生长,培养基中应有细胞分裂素和　　　　两类植物激素。当前者用量与后者用量的比值较　　　　时,利于芽的分化。 
(4)再分化时还必须给予光照,原因是　　　　　　　　　　　　。试管苗的根细胞中没有叶绿素,而叶肉细胞中具有叶绿素,这是　　　　　　　　　的结果。 
题组三　植物体细胞杂交技术
9.(2019天津高二教研)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。下列说法正确的是 (　　)
A.该技术中可使用酶解法或研磨法去除细胞壁,获得原生质体
B.培养原生质体的培养液需保持一定的渗透压,其作用是保持原生质体完整性
C.细胞融合完成后,融合体系中只有未融合的细胞和杂种细胞
D.该杂种植株和有性杂交的后代一样都属于二倍体,是可育的
10.下列关于原生质体的说法正确的是 (　　)
A.原生质体由细胞膜、液泡膜以及这两层膜之间的细胞质组成
B.用酶解法获得原生质体后,可以用观察细胞的有丝分裂实验对其活力进行检查
C.组成原生质体的主要生命物质是蛋白质和核酸
D.原生质体只能用于植物细胞工程
11.(2020北京朝阳高三期中)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效果。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.驱蚊草的培育属于细胞工程育种,优点是克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍
B.驱蚊草培育过程要用到纤维素酶、果胶酶、PEG等试剂或电激等方法
C.驱蚊草培育过程不同于植物组织培养,无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,育种原理是染色体数目变异
12.(2020山东莱州一中高二月考)“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想象的那样,地上长番茄、地下结马铃薯,原因可能是 (　　)
A.需用生长素处理杂种植株,以促进果实的发育
B.培养过程中控制长番茄和结马铃薯的基因全部丢失了
C.生物基因的表达不是孤立的,它们之间是相互调控、相互影响的
D.杂种细胞中没有同源染色体,不能进行正常的减数分裂
13.如图所示为科学家利用番茄叶肉细胞和马铃薯叶肉细胞杂交培育“番茄—马铃薯”植株的过程,请回答下列问题:

(1)①②过程使用了　　　　　　　　　酶,为使植物原生质体相互分离,此处使用的溶液浓度较大,植物细胞会发生　　　　　,以保证原生质体不被破坏。 
(2)过程③在化学药剂　　　　　　的作用下会发生细胞融合,细胞融合体现了细胞膜具有　　　　　　　　的特性。 
(3)过程　　　　属于脱分化,过程　　　　属于再分化,细胞发生分化的根本原因是　。 
(4)过程⑤⑥⑦所用的细胞工程技术是　　　　　　　　　　,其培养时选用的材料通常是分生组织,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(5)在自然状态下,番茄和马铃薯不可以相互交配,原因是　　　　　　　　。番茄是二倍体,马铃薯是四倍体,二者染色体数分别为A和B,则杂种植株是　　倍体,体细胞中染色体数是　　　　,这说明“番茄—马铃薯”的研究在　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　方面取得了巨大突破。 
14.亲本A为易受黑腐病菌的危害而患黑腐病的花椰菜,亲本B为具有黑腐病抗性基因的野生黑芥。用生物工程技术获得抗黑腐病杂种植株,流程如图。回答下列问题:

(1)去除细胞壁而不损伤细胞可用　　　　　　　　处理。 
(2)原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压,其目的是　　　　　　　　　。促进原生质体融合常用的促融剂有　　　　　　。融合的原生质体再生出　　　　　　,进而分裂和脱分化形成愈伤组织。 
(3)融合处理后的细胞可能包含　　　种类型(仅考虑两个细胞的融合),其中杂种细胞的遗传物质组成是　　　　　　。 
(4)杂种细胞经人工诱导培养,逐渐发育成C植株,此过程应用了细胞工程的　　　　　技术。对杂种植株进行　　　　　接种实验,可筛选出具有抗性的杂种植株。 

能力提升练
一、选择题
　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　
1.()下列关于植物组织培养的叙述中,正确的是 (　　)
A.同一株绿色开花植物不同部位的细胞经组织培养获得的愈伤组织基因相同
B.一般来说,容易进行无性繁殖的植物,不容易进行组织培养
C.离体器官或组织都需要在光下培养才能形成愈伤组织
D.培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压
2.()某兴趣小组拟用组织培养繁殖一种名贵花卉,其技术路线为“取材→消毒→愈伤组织培养→出芽→生根→移栽”。下列有关叙述错误的是 (　　)
A.消毒的原则是既杀死材料表面的微生物,又减少消毒剂对细胞的伤害
B.愈伤组织培养时进行低温处理,不可能获得染色体数目加倍的细胞
C.出芽是细胞再分化的结果,受基因选择性表达的调控
D.生根时,培养基通常应含α-萘乙酸等生长素类调节剂
3.(2020江苏南京高三模拟,)下图表示植物组织培养过程。有关叙述正确的是 (　　)

A.②试管的培养基中只含有植物生长调节剂而不含其他有机物
B.③试管中的细胞进行脱分化并以减数分裂方式不断增殖
C.调节④试管培养基中植物生长调节剂的比例可影响植物细胞分化发育方向
D.⑤植株根尖中分生区细胞与成熟区细胞的全能性表达程度相当
4.(2020四川宜宾一中月考改编,)如图为细胞融合示意图(只考虑细胞两两融合),若A、B分别是两个烟草品种(基因型为Hhrr、hhRr)的花粉,两对基因独立遗传,由于一对隐性纯合基因(rr或hh)的作用,在光照强度大于800 lx时,都不能生长。下列叙述正确的是 (　　)

①诱导细胞融合的方法是用灭活病毒处理,原理是细胞膜的流动性
②实验开始时必须用纤维素酶和果胶酶除去不利于原生质体融合的结构
③在大于800 lx光照下培养,可淘汰5种融合细胞,筛选出基因型为HhRr的杂种细胞
④利用植物组织培养技术可将融合细胞培养成杂种烟草植株,原理是细胞具有全能性
A.①②③④　　B.①②③　　C.②④　　D.②③④
二、非选择题
5.(2020广东湛江洋青中学高二月考,)回答下列有关植物组织培养的问题。
(1)用于植物组织培养的植物材料称为　　　　。 
(2)植物组织培养中的细胞,从分化状态转变为未分化状态的过程称为　　　　。 
(3)在再分化阶段所用的培养基中,含有植物激素X和植物激素Y。逐渐改变培养基中这两种植物激素的浓度,未分化细胞群的变化情况如图所示。据图指出两种激素的不同浓度比与形成芽、根、愈伤组织的关系:

①当植物激素X与植物激素Y的浓度比等于1时,　　　　　　　　　　　; 
②当植物激素X与植物激素Y的浓度比大于1时,　　　　　　　　　　　; 
③当植物激素X与植物激素Y的浓度比小于1时,　　　　　　　　　　　; 
(4)若植物激素Y是生长素,在植物组织培养中其主要作用是　　　　　　　;则植物激素X的名称是　　　　　　。 
6.(2020山东昌乐二中高三模拟,)植物体细胞杂交可以培养杂种植物,下列是某科研小组的操作。请回答相关问题。
(1)将甲、乙两个不同品种的植株进行杂交,首先要去掉植物细胞的细胞壁,采用的酶是　　　　　　　　　　,得到原生质体甲和原生质体乙,然后进行人工诱导形成细胞团,通常采用的诱导剂是　　　　。 
(2)甲细胞的基因型为Gg,乙细胞的基因型为Hh(两对基因位于两对同源染色体上),两两融合后所形成细胞的基因型为　　　　　　　　　　　　。 
(3)经研究发现,在光照强度大于800 lx时,只有同时存在G和H基因的细胞才能分化形成丛芽,可据此筛选出杂种细胞。丛芽进一步培养长成植株,该植株自交后代中,继续在大于800 lx的光照下培养,长成植株个体的基因型为　。 
(4)在进行分化培养时需要换瓶操作,换瓶的主要目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(5)植物体细胞杂交的优点是　　　　　　　　　　　　　　　　。 







2.1.2　植物细胞工程的实际应用
基础过关练
题组一　植物繁殖的新途径
　　　　　 　　　　　 　　　　　
1.植物繁殖的新途径中正确的理解是 (　　)
A.植物的微型繁殖技术是指植物体细胞杂交技术
B.马铃薯获得无病毒幼苗的最佳办法是利用茎尖进行组织培养
C.人工种子的种皮能自我生成
D.植物的微型繁殖的优点是取材多、培养周期短、繁殖率高等
2.(2019北京101中学高二期中)下图为烟草植物组织培养过程的示意图。下列有关叙述正确的是 (　　)

A.对过程①获取的根组织块应作较彻底的灭菌处理
B.过程②应使用适宜的培养基,在避光环境中进行
C.过程③发生脱分化,其实质是基因的选择性表达
D.用人工种皮包裹X细胞,可获得烟草的人工种子
3.人工种子的培育过程如图所示,请据图回答下面的问题:

(1)人工种子依据的原理是　　　　　　　　　　　,经过　　　　　　　　　　技术培育而成。 
(2)包埋胚状体的胶质可以看作是种子的哪部分结构?　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)某二倍体植物基因型为DdTt,利用这种生物技术采用花药离体培养的方法,可培育成“花粉胚”,也可制成人工种子,这种种子萌发形成的个体为　　　　　,基因型为　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)如果外植体为植物的茎尖,通过①的处理可使细胞彼此分离,可加入下列哪种试剂 (　　)
　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　
A.15%的盐酸 B.淀粉酶
C.果胶酶 D.胰蛋白酶
(5)②表示脱分化过程,其实质是　　　　　　　　;③表示再分化过程,其实质是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
题组二　植物新品种的培育
4.下列哪种生物不能通过突变体的利用而获得 (　　)
A.抗除草剂的白三叶草　　B.生产胰岛素的大肠杆菌
C.高产的水稻　　　　　　D.蛋白质含量高的小麦
5.用纯种的高秆抗锈病小麦与矮秆易染锈病小麦(高秆、抗锈病为显性性状)培育稳定遗传的矮秆抗锈病小麦新品种,过程如图,下列有关叙述错误的是 (　　)
高秆抗锈病小麦
　　　×
矮秆易染锈病小麦F1花药幼苗选出符合
要求的品种
A.此育种方法叫单倍体育种
B.过程④最常用且最有效的试剂是生长素
C.从F1→幼苗过程中采用的方法是花药离体培养法
D.该育种方法的最大优点是明显缩短育种年限
6.(2020福建福州高二期末)在植物组织培养过程中,容易获得突变体的主要原因是 (　　)
A.培养的细胞一直处于不断分生的状态
B.培养基营养丰富,易于植物生长
C.纺锤体的形成容易受抑制
D.DNA复制容易受抑制
7.(2019黑龙江齐齐哈尔高三模拟)植物细胞工程在植物的脱毒及育种等方面有重要应用。回答下列问题:
(1)培育脱毒植株时,外植体宜选用　　　(填“茎尖”或“叶片”),其原因是　 
　　　　　　　　　　　　　。 
(2)某种马铃薯栽培种的抗病性和抗逆性较差,野生马铃薯种的抗病性和抗逆性较好,但二者杂交不亲和,利用野生马铃薯种,通过细胞工程改进马铃薯栽培种品质的思路是  　。 
(3)避免微生物污染、优化培养条件可提高植物组织培养的成功率。在植物组织培养时,应从  　　　　　　　　　　　　　　　　　　等方面制定措施,减少污染;在培养室中培养时,注意优化培养环境,控制　 　　　　　　　　　　　　　等培养条件。 
(4)培养某一种杂合体名贵花卉时,若要快速获得与原植株基因型和表现型都相同的该种花卉,可用植物组织培养方法来繁殖,在培养时,　　　(填“能”或“不能”)采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体,原因是　　　　　　　　　　　。 
题组三　细胞产物的工厂化生产
8.如图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径,相关叙述正确的是 (　　)
A.①过程是脱分化,②过程是再分化
B.①过程中不需要光,但需控制好培养基中植物激素的比例
C.该途径所依据的原理是植物细胞具有全能性
D.③过程是再分化,植物激素的比例一般是细胞分裂素高于生长素
能力提升练
一、选择题
1.(2019陕西西工大附中高二期末,)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的粮食
C.人工种子克服了有些作物品种繁殖能力差或发芽率低等问题
D.人工种子的胚状体还未分化出胚芽、胚轴和胚根等结构
2.(2019江苏南京高二检测,)现有甲、乙两种植株(均为二倍体纯种),其中甲种植株的光合作用能力高于乙种植株,但乙种植株很适宜在盐碱地种植。要利用甲、乙两种植株的各自优势,培育出高产、耐盐的植株,有多种生物技术手段可以利用。下列所采用的技术手段中不可行的是 (　　)
A.利用植物体细胞杂交技术,可获得满足要求的四倍体杂种目的植株
B.将乙种植株耐盐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,得到的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苗,幼苗用秋水仙素处理,可培育出目的植株
3.(2020陕西西安一中月考,)如图为培育甘蔗脱毒苗的两条途径,研究发现经②过程获得的幼苗脱毒效果更好。下列叙述不正确的是 (　　)

A.带叶原基的芽与植物体其他组织中的病毒含量相同
B.②过程的作用是使组织中的病毒在图中处理温度下部分或全部失活
C.过程③④所用培养基中生长素和细胞分裂素的含量和比例不同
D.图中脱毒苗的培育过程体现植物细胞的全能性
4.(2020河南漯河一中月考,)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。研究人员欲用植物组织培养技术通过培养紫草细胞生产紫草素,下列相关操作不适合的是 (　　)
A.对作为外植体的紫草叶片进行消毒处理既保证细胞活性也可减轻污染
B.培养基中要加入植物激素保证已分化的植物细胞脱分化形成愈伤组织
C.调节植物激素的种类和比例以保证愈伤组织再分化并得到完整的植株
D.在培养细胞的过程中要不断通入无菌空气以保证氧气的充足供应
5.()为获得纯合高蔓抗病番茄植株,采用了如图所示的方法,图中两对相对性状独立遗传。据图分析,不正确的是 (　　)

A.图中筛选过程不改变抗病基因频率
B.过程①的自交代数越多,纯合高蔓抗病植株的比例越高
C.过程②可以任取一植株的适宜花药作为培养材料
D.过程③包括脱分化和再分化两个过程
二、非选择题
6.(2019浙江杭州高二检测,)通过植物组织培养技术可以快速繁殖、生产药物及培育无病毒的植物等。据图甲、表乙回答问题:
离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织胚状体植物组织或细胞
图甲　植物组织培养过程
表乙　植物的花芽分别在含有不同比例的吲哚乙酸
和细胞分裂素的培养基中的生长状况

A组
B组
C组
D组
E组
吲哚乙酸
0
3 ppm
3 ppm
0.03 ppm
0
细胞
分裂素
0
0.2 ppm
0.002 ppm
1.0 ppm
0.2 ppm
花芽生
长状况
仍是组
织切块
形成愈
伤组织
愈伤组
织分化
出根
愈伤组
织分化
出嫩芽
稍生长
(1)离体的植物器官、组织或细胞能够被培养成新的植物体的原因是　　　　　　　　　。 
(2)用植物组织培养方法诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力的胚状体结构,若包裹上人造种皮,制成人工种子,可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。胚状体来源于离体的植物体细胞,其形成过程中要经过的生理变化大体上是图甲中[　]　　　　和[　]　　　　过程,在此过程中被培养的细胞始终受　　　　的调节([　]填序号)。 
(3)应用植物组织培养技术培养茎尖或根尖组织可获得无病毒植株,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)从表乙的实验结果可以看出:吲哚乙酸和细胞分裂素是实验中的两种重要物质。其中,新芽形成必需的条件是　　　　　　　　　　　　　　　　　;而在培养形成完整新个体过程中,对它们的调控关键是　　 　　。 


答案全解全析
2.1　植物细胞工程
2.1.1　植物细胞工程的基本技术
基础过关练
1. B
2.C
3.D
4.A
5.B
6.C
7.B
9.B
10.C
11.C
12.C





1.B　细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法,通过细胞水平或细胞器水平上的操作,按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。根据操作对象的不同,可分为植物细胞工程和动物细胞工程。
2.C　植物体内不同细胞具有相同的遗传物质是表达全能性的基础,不是细胞全能性的含义,A不符合题意;植物体内不同组织细胞的结构和功能各异不是细胞全能性的含义,B不符合题意;植物体的任何一个细胞都具有形成完整个体的潜能,即每个细胞都具有全能性,C符合题意;各种细胞都可以有选择地表达细胞中的某些基因属于细胞的分化,不是细胞全能性的含义,D不符合题意。
3.D　种子萌发长成植株是由幼体到成体的正常生长发育过程,虽有细胞分化,但不能体现体细胞的全能性,A不符合题意;骨髓造血干细胞形成各种血细胞是细胞分化的过程,没有形成完整的个体,不能体现体细胞的全能性,B不符合题意;花粉离体培养发育成单倍体植株,经历了细胞分化,体现了花粉(生殖细胞)的全能性,没有体现体细胞的全能性,C不符合题意;胡萝卜根韧皮部细胞经植物组织培养发育成新植株经历了细胞分化,也体现了体细胞的全能性,D符合题意。
4.A　根据题干及表格可知,蔗糖能为细胞生长提供能量,光能促进细胞分化,A正确,B错误;光照会影响到植物光合作用的效率,还能促进细胞分化,整个组织培养过程中,培养基中不加入蔗糖,幼苗不生长会死亡,C、D错误。
5.B　愈伤组织中的细胞排列疏松而无规则,是一种高度液泡化的呈不定形态的薄壁细胞。愈伤组织在一定条件下继续培养,细胞会发生再分化生成芽和根,进而发育成完整植株,所以愈伤组织细胞具有全能性。
6.C　③胡萝卜植株的花粉具有细胞的全能性,且全能性相对较高,A正确;①为再分化过程,该过程中既进行细胞分裂又进行细胞分化,B正确;图示植物组织培养技术的原理是植物细胞的全能性,C错误;胡萝卜根、茎、叶等细胞功能不同,根本原因是基因的选择性表达,D正确。
7.B　题图表示植物组织培养过程,A→B为脱分化,B→C为再分化,C→D为进一步发育成幼苗的过程。在植物组织培养过程中,愈伤组织细胞的全能性最高,A正确;D试管中培育出的个体是否是纯合子与所培养的组织细胞的基因型有关,B错误;A→B为脱分化,不需要光照,C正确;植物组织培养过程中的细胞分裂都是有丝分裂,D正确。
8.答案　(1)细胞全能性　本物种的全部遗传信息(本物种的全部基因)　(2)快速繁殖(保持遗传特性等)　外植体愈伤组织丛芽→试管苗　(3)消毒　无菌　生长素　高　(4)叶绿素的形成需要光照　基因选择性表达
解析　(1)植物组织培养技术的理论依据是细胞全能性,原因是分化的植物细胞仍具有本物种的全部遗传信息(本物种的全部基因)。(2)用组织培养技术繁殖蝴蝶兰的优点是快速繁殖(保持遗传特性)等。采用植物组织培养技术繁殖蝴蝶兰的过程:外植体愈伤组织丛芽→试管苗。(3)蝴蝶兰的芽尖组织在接种到培养基之前,必须进行消毒处理,整个组织培养过程需要无菌操作,并控制好各个时期的培养条件。要促使芽尖组织细胞分裂生长,培养基中应有细胞分裂素和生长素两类植物激素。当前者用量与后者用量的比值较高时,利于芽的分化。(4)再分化时还必须给予光照,原因是叶绿素的形成需要光照。试管苗的根细胞中没有叶绿素,而叶肉细胞中具有叶绿素,这是基因选择性表达的结果。
9.B　植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,根据酶的专一性原理,利用纤维素酶和果胶酶可以去除细胞壁,获得具有活力的原生质体,一般不用研磨法,A错误;植物细胞去除细胞壁后称为原生质体,原生质体在低渗溶液中会涨破,在高渗溶液中会皱缩,故培养原生质体的培养液需要保持一定的渗透压,其作用是保持原生质体完整性,B正确;融合体系中除有未融合的细胞和杂交细胞外,可能还有其他细胞,如甲细胞和甲细胞的融合细胞、乙细胞和乙细胞的融合细胞,C错误;甲、乙是两个物种,彼此间存在生殖隔离,有性杂交的后代是二倍体,不可育,而体细胞杂交的后代是四倍体,可育,D错误。
10.C　原生质层由细胞膜、液泡膜以及这两层膜之间的细胞质组成,原生质体是植物细胞去除细胞壁后剩余的结构,A错误;观察细胞有丝分裂实验中,经过解离后细胞会死亡,因此不能用该实验检测酶解法获得的原生质体的活力,B错误;组成原生质体的主要生命物质是蛋白质和核酸,C正确;原生质体可用于植物体细胞杂交,也可用于基因工程,作为受体细胞,D错误。
11.C　驱蚊草是把天竺葵和香茅草的原生质体进行诱导融合培育而成的,采用了植物体细胞杂交技术,属于细胞工程育种,其优点是能克服不同生物远缘杂交的障碍,A正确;要获得天竺葵和香茅草的原生质体,需要采用酶解法(纤维素酶、果胶酶),诱导天竺葵的原生质体和香茅草的原生质体的融合可采用化学法(PEG等试剂诱导)或物理法(电激等),B正确;驱蚊草培育过程不同于植物组织培养,但需要采用植物组织培养技术,因此有脱分化和再分化过程,C错误;驱蚊草培育利用了植物体细胞杂交技术,育种原理是染色体数目变异,D正确。
12.C　“番茄—马铃薯”杂种植株是可育的,可以产生种子,发育中的种子能为果实的发育提供生长素,且生长素促进果实的发育,使用外源生长素时应涂抹在雌蕊柱头,而不是整个植株,A错误;“番茄—马铃薯”杂种细胞在培养过程中,正常情况下不会丢失基因,B错误;“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想象的那样,地上长番茄、地下结马铃薯,说明番茄和马铃薯基因的表达不是孤立的,它们之间是相互调控、相互影响的,C正确;杂种细胞中含有同源染色体,能进行正常的减数分裂,D错误。
13.答案　(1)纤维素酶和果胶　质壁分离　(2)聚乙二醇(PEG)　一定的流动性　(3)⑤　⑥　基因的选择性表达　(4)植物组织培养技术　分生组织全能性高,易培养形成愈伤组织　(5)二者存在生殖隔离　六　A+B　克服不同生物远缘杂交的障碍
解析　(1)①②过程使用了纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,为使植物原生质体相互分离,细胞所处的外界溶液浓度较大,植物细胞会发生质壁分离,以保证原生质体不被破坏。(2)过程③在化学药剂聚乙二醇(PEG)的作用下会发生细胞融合,细胞融合体现了细胞膜具有一定的流动性的特性。(3)过程⑤属于脱分化,过程⑥属于再分化,细胞发生分化的根本原因是基因的选择性表达。(4)过程⑤⑥⑦是植物组织培养技术,其培养时选用的材料通常是分生组织,原因是分生组织分裂能力强,全能性高,易培养形成愈伤组织。(5)番茄和马铃薯是不同物种,存在生殖隔离,因而在自然状态下不可以相互交配。杂种植株含有的染色体数目为番茄和马铃薯植株染色体的总数,即A+B,杂种植株是六倍体植株,这说明“番茄—马铃薯”的研究在克服不同生物远缘杂交的障碍方面取得了巨大突破。
14.答案　(1)纤维素酶和果胶酶(酶解法)
(2)维持原生质体的形态　聚乙二醇(PEG)　细胞壁
(3)3　A、B植物的遗传物质之和
(4)植物组织培养　黑腐病菌
解析　(1)植物细胞细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,因此采用纤维素酶和果胶酶去掉细胞壁。(2)适宜浓度的甘露醇可以维持一定的渗透压,进而维持原生质体的形态。促进原生质体融合常用的促融剂是聚乙二醇;融合的原生质体再生出细胞壁。(3)原生质体融合时,有AA、BB、AB三种类型;杂种细胞具有融合前两种植物的遗传物质。(4)杂种细胞经过植物组织培养技术可以发育成C植株。野生黑芥具有黑腐病抗性基因,若要筛选出抗黑腐病的杂种植株,可对杂种植株进行黑腐病菌接种实验。
能力提升练
1.D
2.B
3.C
4.D




一、选择题
1.D　同一株绿色开花植物的体细胞和花粉细胞经组织培养获得的愈伤组织基因不同,A错误;一般来说,容易进行无性繁殖的植物,也容易进行组织培养,B错误;离体器官或组织需要避光培养形成愈伤组织,C错误;蔗糖可以被植物细胞缓慢吸收,培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压,D正确。
2.B　植物组织培养中消毒的原则是既杀死材料表面的微生物,又减少消毒剂对培养材料的伤害;愈伤组织培养时进行低温处理,有可能影响纺锤体形成,从而获得染色体数目加倍的细胞;细胞分化的实质是基因的选择性表达;植物组织培养过程中,生根阶段的培养基中通常应含有生长素类调节剂。
3.C　②试管的培养基中含有植物生长调节剂和营养物质等有机物,A错误;③试管中的细胞进行的分裂方式是有丝分裂,B错误;调节④试管培养基中植物生长调节剂的比例,可诱导产生根或芽,C正确;一般情况下,细胞分化程度越低,全能性越高,⑤植株根尖中分生区细胞全能性表达程度大于成熟区细胞,D错误。
4.D　诱导植物原生质体融合的方法有物理法(离心、振动、电激等)和化学法(聚乙二醇等),没有灭活的病毒,①错误;实验开始时必须用纤维素酶和果胶酶除去不利于原生质体融合的结构——细胞壁,②正确;根据基因的自由组合定律可以看出,A花粉即配子的基因型为Hr、hr,B花粉基因型为hR、hr,诱导融合产生的杂种细胞(只考虑两个原生质体的融合)共有6种基因型,即HHrr、hhrr、hhRR、HhRr、Hhrr、hhRr,在大于800 lx光照下培养,其中基因型为HHrr、hhrr、hhRR、Hhrr、hhRr的个体不能生长,只有同时具备了H和R基因才能生长,可淘汰5种融合细胞,筛选出基因型为HhRr的杂种细胞,③正确;利用植物组织培养技术可将融合细胞培养成杂种烟草植株,原理是细胞具有全能性,④正确。
二、非选择题
5.答案　(1)外植体　(2)脱分化　(3)①未分化细胞群经细胞分裂形成愈伤组织　②未分化细胞群分化形成芽　③未分化细胞群分化形成根　(4)促进细胞的生长(伸长)、分裂和分化　细胞分裂素
解析　在植物组织培养时,生长素和细胞分裂素的比值能影响愈伤组织的分化。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;比值低时,有利于芽的分化、抑制根的形成;比值适中时,促进愈伤组织的形成。所以题图中激素Y是生长素,激素X是细胞分裂素。(1)植物组织培养是在无菌和人工控制条件下,将离体的植物器官、组织、细胞,培养在人工配制的培养基上,给予适宜的培养条件,诱导其产生愈伤组织、丛芽,最终形成完整植株的过程,用于植物组织培养的植物材料称为外植体。(2)植物组织培养包括脱分化和再分化两个重要的过程。其中脱分化是指组织培养中的细胞,从分化状态转变为未分化状态的过程。(3)由题图可知:①当植物激素X与植物激素Y的浓度比等于1时,未分化细胞群经细胞分裂形成愈伤组织;②当植物激素X与植物激素Y的浓度比大于1时,未分化细胞群分化形成芽;③当植物激素X与植物激素Y的浓度比小于1时,未分化细胞群分化形成根。(4)激素Y生长素在植物组织培养中的主要作用是促进细胞的生长(伸长)、分裂和分化。
6.答案　(1)纤维素酶和果胶酶　聚乙二醇　(2)GGgg,HHhh,GgHh　(3)GGHH,GgHh,GGHh,GgHH　(4)改变培养基中的激素浓度配比　(5)克服不同生物远缘杂交的障碍(或答“可以打破不同物种之间的生殖隔离”)
解析　(1)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,因此用酶解法去除植物细胞的细胞壁,所需的酶为纤维素酶和果胶酶。人工诱导原生质体融合的过程,常用的化学试剂是聚乙二醇。(2)甲、乙两细胞融合时,可以发生甲、乙细胞的自身融合,也可以发生甲和乙的融合,由此可知两两融合后形成的细胞的基因型为GGgg,HHhh,GgHh。(3)只有同时存在G和H基因的细胞,才能分化形成丛芽,则所得植株(GgHh)自交后代中能长成植株个体的基因型中必须同时含有G和H基因,由此可知符合题意的基因型为GGHH,GgHh,GGHh,GgHH。(4)在进行分化培养时需要换瓶操作,换瓶的主要目的是更换营养物质,改变激素的浓度比例。(5)与传统的有性杂交相比,植物体细胞杂交最大的优点是可以克服不同生物远缘杂交的障碍。
2.1.2　植物细胞工程的实际应用
基础过关练
1.B
2.B
4.B
5.B
6.A
8.B


1.B　人们把用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术叫做植物的微型繁殖技术,A错误;植物分生区附近的病毒极少,甚至无病毒,因此马铃薯获得无病毒幼苗的最佳办法是利用茎尖进行组织培养,B正确;人工种皮是化学方法合成的,C错误;微型繁殖的优点有取材少、培养周期短、繁殖率高等,D错误。
2.B　植物组织培养技术应在无菌条件下进行,对过程①获取的根组织块应作消毒处理,而彻底灭菌会导致组织细胞死亡,A错误;过程②为脱分化,应根据要求使用适宜的培养基,在避光的环境中进行,B正确;过程③表示再分化,C错误;人工种子是指以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料,通过人工薄膜包装得到的种子,D错误。
3.答案　(1)植物细胞的全能性　植物组织培养　(2)种皮及提供营养的胚乳或子叶　(3)单倍体　DT、Dt、dT、dt　(4)C　(5)使细胞恢复分裂的能力　基因的选择性表达,导致细胞形态、结构和功能的改变
解析　(1)人工种子能发育成完整的植株,说明其细胞内含有个体发育的全部基因,因此人工种子的原理是植物细胞的全能性,可通过植物组织培养技术获得。(2)包埋胚状体的胶质有保护胚状体的作用,同时又可以给胚状体提供营养物质,所以可以看作是种皮及胚乳或子叶。(3)由配子直接发育成的个体称为单倍体,其基因型为配子基因型,即DT、Dt、dT、dt。(4)要使植物细胞彼此分离可以使用果胶酶,因为植物细胞壁的主要成分中有果胶。(5)脱分化实质上是使细胞恢复分裂能力,而再分化就是细胞分化,其实质是基因的选择性表达。
4.B　基因突变可以产生新的基因,从而产生新的性状。抗除草剂的白三叶草、高产的水稻、蛋白质含量高的小麦均可以通过基因突变产生,一般通过转基因技术培育生产胰岛素的大肠杆菌,B符合题意。
5.B　由图可知此育种方法是通过花药离体培养获得单倍体植株,因此为单倍体育种,A、C正确;④是利用秋水仙素处理使其染色体数加倍,从而得到符合要求的品种,B错误;单倍体育种能明显缩短育种年限,D正确。
6.A　在植物组织培养过程中,培养细胞一直处于不断分生的状态,容易受到培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的影响而产生突变,A符合题意;培养基营养丰富,有利于植物生长,不能体现容易获得突变体,B不符合题意;在正常的植物组织培养条件下,纺锤体的形成不受抑制,不能体现容易获得突变体,C不符合题意;DNA复制容易受抑制,则细胞不容易发生突变,D不符合题意。
7.答案　(1)茎尖　茎尖细胞不携带病毒(或携带病毒数量极少),细胞全能性高　(2)将野生马铃薯种细胞与马铃薯栽培种细胞融合,经植物组织培养培育成新植株　(3)外植体消毒、培养基及器械灭菌、实验人员无菌操作　温度、光照、湿度、气体环境(O2、CO2)　(4)不能　对杂合体的植株来说,其体细胞的基因型相同,而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同,用花粉粒进行组织培养得到的花卉基因型不同于原植株
解析　(1)培育脱毒植株时,外植体宜选用茎尖,不选叶片,理由是茎尖细胞全能性高,且几乎不含病毒,而叶肉细胞带病毒(病毒载量大)、细胞的全能性低。(2)马铃薯栽培种的抗病性和抗逆性较差,野生马铃薯种的抗病性和抗逆性较好,但二者杂交不亲和,可采用植物体细胞杂交技术,因此利用野生马铃薯种,通过细胞工程改进马铃薯栽培种品质的思路是将野生马铃薯种细胞与马铃薯栽培种细胞融合,经植物组织培养培育成新植株。(3)避免微生物污染、优化培养条件可提高植物组织培养的成功率。在植物组织培养时,应从外植体消毒、培养基及器械灭菌、实验人员无菌操作等方面制定措施,减少污染;在培养室中培养时,注意优化培养环境,控制温度、光照、湿度、气体环境(O2、CO2)等培养条件。(4)培养某一种杂合体名贵花卉时,若要快速获得与原植株基因型和表现型都相同的该种花卉,可用植物组织培养方法来繁殖,在培养时,不能采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体,原因是对杂合体的植株来说,其体细胞的基因型相同,而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同,用花粉粒进行组织培养得到的花卉基因型不同于原植株。
8.B　①过程是脱分化,②过程是将愈伤组织分散成单个细胞,不是再分化,A错误;脱分化形成愈伤组织的过程需避光,且要控制好培养基中植物激素的比例,B正确;细胞的全能性是指最后发育成完整个体,而图示表示的是获得细胞产物,C错误;③过程是细胞增殖,不是再分化,D错误。
能力提升练
1.D
2.C
3.A
4.C
5.A



一、选择题
1.D　所谓人工种子,就是以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料,经人工薄膜包装得到的种子。胚状体与正常的受精卵发育形成的胚有类似的结构,即胚芽、胚轴和胚根。
2.C　因为甲、乙明显是两个不同物种,可利用体细胞杂交技术克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍,后代具有两个亲代的特点;转基因技术可以使一个物种具有被转入基因的特点,同时也不失自己的特点;甲、乙两植株之间存在生殖隔离,因此两者不能杂交,也不能产生可育后代;花粉是单倍体,具有本物种的全部遗传信息,花粉融合其实可以看作是细胞杂交,杂交后的细胞具有两物种的特性,用组织培养技术就可以培养出符合条件的植株。
3.A　带叶原基的芽中病毒的含量极少,与植物体其他组织中的病毒含量不同,故可作为培育脱毒苗的原材料,A错误;②过程的作用是使组织中的病毒在图中处理温度下部分或全部失活,故经②过程获得的幼苗脱毒效果更好,B正确;过程③诱导生芽,过程④诱导生根,故过程③④所用培养基中生长素和细胞分裂素的含量和比例不同,C正确;题图中脱毒苗的培育过程采用了植物组织培养技术,体现了植物细胞的全能性,D正确。
4.C　植物组织培养需要无菌无毒的条件,对作为外植体的紫草叶片进行消毒处理既保证细胞活性也可减轻污染,A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,所以培养基中加入植物激素可以保证已分化的植物细胞脱分化形成愈伤组织,B正确;本题植物组织培养的目的是获得细胞代谢产物,而不是完整植株,C错误;植物细胞培养过程需要充足的氧气,D正确。
5.A　题图中筛选过程会改变抗病基因频率,使其变大;杂交育种过程①的自交代数越多,纯合高蔓抗病植株的比例越高;纯合高蔓感病植株和纯合矮蔓抗病植株杂交所得的F1基因型只有一种,故过程②可以任取一植株的适宜花药作为培养材料;转基因植株的培育利用植物组织培养技术,过程③植物组织培养包括脱分化和再分化两个过程。
二、非选择题
6.答案　(1)植物细胞具有全能性　(2)①　脱分化　②　再分化　植物激素　(3)植物的茎尖或根尖很少被病毒感染,甚至无病毒　(4)细胞分裂素的浓度大于吲哚乙酸的浓度　调控好不同培养期的培养基中细胞分裂素与吲哚乙酸的浓度及其比例
解析　(1)离体的植物器官、组织或细胞能够被培养成新的植物体的原因是植物细胞具有全能性。(2)胚状体来源于离体的植物体细胞,其形成过程中要经过的生理变化大体上是题图甲中①脱分化和②再分化过程,脱分化和再分化过程需要植物激素的调节。(3)植物的茎尖或根尖很少被病毒感染,甚至无病毒,因此应用植物组织培养技术培养茎尖或根尖组织可获得无病毒植株。(4)在植物组织培养过程中,细胞分裂素和吲哚乙酸起着重要的调节作用,对它们调控的关键是控制好不同培养期的培养基中细胞分裂素和吲哚乙酸的浓度及二者的比例。