高中生物苏教版 (2019)选择性必修3 生物技术与工程第二节 植物细胞工程的应用达标测试

课后素养落实(七)　植物细胞工程的应用

(建议用时：40分钟)

题组一　植物组织培养技术的应用

1．下列属于植物的微型繁殖技术的是(　　)

A．兰花的芽尖组织培育成兰花幼苗

B．水稻种子萌发并长成新个体

C．扦插的葡萄枝条长成新个体

D．柳树芽发育成枝条

A　[微型繁殖技术是快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，也叫快速繁殖技术。水稻种子萌发并长成新个体、柳树芽发育成枝条均属于个体发育；扦插的葡萄枝条长成新个体属于无性繁殖中的营养繁殖。]

2．某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。为尽快推广种植，可应用多种技术获得大量优质苗，下列技术中不能选用的是(　　)

A．利用茎段扦插诱导生根技术快速育苗

B．采用花粉粒组织培养获得单倍体苗

C．采集幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上

D．采用幼叶、茎尖等部位的组织进行组织培养

B　[茎段扦插、幼芽嫁接、幼叶与茎尖等部位的组织培养等方法可以快速繁殖种苗，且能保持亲本的优良性状；采用花粉粒离体培养可获得单倍体幼苗，其性状可能与亲本不同。]

3．科研人员研究了马铃薯茎尖外植体大小对幼苗的成苗率和脱毒率的影响， 结果如图所示。下列相关叙述错误的是  (　　)

A．培育脱毒苗所依据的原理有基因突变和细胞的全能性 

B．培育脱毒苗的过程涉及脱分化和再分化两个阶段

C．实验结果表明，茎尖越小脱毒率越高，成苗率越低

D．根据本实验可知，培养脱毒苗时茎尖的适宜大小为0.27 mm

A　[植物顶端分生区附近(如茎尖)的病毒极少，甚至无病毒，切取一定大小的茎尖进行植物组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗，因此培育脱毒苗所依据的原理是植物细胞的全能性，没有基因突变，A项错误；培育脱毒苗的技术是植物组织培养，其涉及脱分化和再分化两个阶段，B项正确；由题图可知，茎尖越小，幼苗的脱毒率越高，成苗率越低，C项正确；由题图可知，在茎尖外植体大小为0.27 mm时，幼苗的脱毒率和成苗率均处于较高水平，因此培养脱毒苗时茎尖的适宜大小为0.27 mm，D项正确。]

4．如图是人工种子的结构简图，对其叙述错误的是(　　)

A．人工种子的人工胚乳中含有胚状体发育所需要的营养物质

B．人工种子可以工业化生产，播种人工种子可节省大量粮食

C．人工种子中的胚状体是由还未分化的细胞构成

D．人工种子解决了有些作物品种繁殖能力差、结籽困难或发芽率低等问题

C　[人工种皮中可加入适量的养分如无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等，也可添加植物生长调节剂以调节植物的生长发育，A正确；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，B正确；人工种子的胚状体已经分化出胚芽，C错误；人工种子具有很多优点，如解决有些作物品种繁殖能力差、结籽困难、发芽率低等问题，D正确。]

5．马铃薯是一种重要的经济作物，传统的繁殖方式感染病毒严重，导致产量大大降低。科研人员利用种苗脱毒技术可有效解决这个问题，基本操作流程如下：

请回答问题：

(1)该技术称为________________，其理论基础是_____________________

________________________________________________________________

_______________________________________________________________。

(2)配制培养基，应加入一定量的琼脂、蔗糖、无机盐、维生素、有机添加物等营养物质，蔗糖除作为碳源外，还具有____________________________

________的功能。

(3)利用种苗脱毒技术培育马铃薯，常用的培养基有脱分化培养基、生芽培养基、生根培养基，这三种培养基的主要差异在于_________________________

________________________________________________________________。

(4)在培育过程中，选取的外植体是________________________，原因是

_______________________________________________________________。

(5)对形成的愈伤组织进行培养时需将外植体置于25 ℃、无菌和________条件下培养，当试管苗长到3～4片叶时即可移栽。

[解析]　(1)题述操作应用的是植物组织培养技术，理论基础是植物细胞具有全能性。(2)蔗糖在培养基中，可作为碳源，也可为植物生长提供能量且维持一定的渗透压。(3)植物组织培养中的关键性激素是生长素和细胞分裂素；这两种激素比例不同会影响植物细胞发育方向，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。(4)由于茎尖、芽尖分生区无病毒或低毒，因此常作为植物组织培养中的外植体。(5)植物生长需要进行光合作用，因此，需将形成愈伤组织的外植体置于25 ℃、无菌和光照条件下培养，当试管苗长到3～4片叶时即可移栽。

[答案]　(1)植物组织培养　植物细胞的全能性　(2)提供能量和维持渗透压　(3)生长素和细胞分裂素的用量比例不同　(4)茎(芽)尖　茎(芽)尖分生区无病毒或低毒　(5)光照

题组二　植物细胞培养技术的应用

6．下图表示基因型为AaBb的水稻单倍体育种过程，下列说法不正确的是(　　)

A．图示花粉发育成的二倍体水稻的基因型为aaBB

B．单倍体育种比杂交育种时间短

C．AaBb水稻经单倍体育种可培育出两种二倍体水稻

D．未经秋水仙素处理的试管苗长成的植株高度不育

C　[由基因型为aB的花药发育成的单倍体水稻幼苗的基因型为aB，秋水仙素处理单倍体幼苗后得到的二倍体水稻的基因型为aaBB，A正确；单倍体育种相较于杂交育种来说，明显缩短了育种年限，B正确；AaBb植株的花粉的基因型有AB、Ab、aB、ab四种，花粉离体培养形成单倍体幼苗，用秋水仙素处理后形成的二倍体水稻有四种基因型，C错误；基因型为aB的花粉离体培养形成单倍体幼苗，单倍体高度不育，故未经秋水仙素处理的试管苗长成的植株高度不育，D正确。]

7．下图是利用某植物(基因型为AaBb)产生的花粉进行单倍体育种的示意图，据图判断，下列叙述错误的是(　　)

花粉植株A植株B

A．过程②通常使用的试剂是秋水仙素，作用时期为有丝分裂前期

B．通过过程①得到的植株既有纯合子又有杂合子

C．过程①属于植物的组织培养，在此过程中必须使用一定量的植物激素

D．与杂交育种相比，该育种方法的优点是能明显缩短育种年限

B　[该过程是单倍体育种，所以过程①是花药离体培养，获得的是单倍体植株，基因型为AB、Ab、aB、ab 4种，经染色体加倍后的植株B都为纯合子；过程②使用秋水仙素使染色体数目加倍，其作用机理是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，到后期染色单体分开后不能向细胞两极移动；过程①属于植物组织培养，需要生长素和细胞分裂素的诱导。]

8．(多选)紫草宁具有抗菌、消炎效果。在工业化生产中，取紫草植株部分组织诱导形成紫草愈伤组织，再转入紫草宁形成培养基，然后再将细胞破碎后提取出紫草宁。下列相关叙述中，正确的是(　　)

A．工业化生产过程包括细胞的脱分化和再分化

B．在紫草宁生产过程中，不必将愈伤组织培养出根、芽等器官

C．紫草宁的愈伤组织细胞在低渗溶液中不会涨破

D．紫草宁在细胞内合成后被分泌到细胞外

ABC　[由题意“取紫草植株部分组织诱导形成紫草愈伤组织，再转入紫草宁形成培养基”可知，工业化生产过程包括细胞的脱分化和再分化，A正确；在紫草宁生产过程中，不必将愈伤组织培养出根、芽等器官，B正确；紫草的愈伤组织细胞有细胞壁，在低渗溶液中不会涨破，C正确；根据题意可知，需将细胞破碎后取出紫草宁，因此紫草宁在细胞内合成后不能分泌到细胞外，D错误。]

9．红豆杉是濒危植物，其树皮产生的紫杉醇对抗癌症有一定的疗效。右图是红豆杉植株组织培养和细胞培养的流程图，请据图回答下列问题：

(1)图中②为愈伤组织，通过B过程可最终产生新的植株，通过C过程可产生大量细胞，则图中A、B、C分别表示的过程为_________________________

______________________________________________________________。

其中B过程的实质是_____________________________________________。

(2)对⑤的培养一般要采用________培养基，并要不断通入无菌空气并进行搅拌，其目的是____________________________________________________

_______________________________________________________________。

(3)对⑤的培养可获得代谢产物——紫杉醇，但培养后期紫杉醇产量下降，其原因包括_________________________________________________________

_____________________________________________________________等。

[解析]　(1)分析题图可知，①为红豆杉离体的植物器官、组织或细胞(外植体)，②为愈伤组织，③为试管苗(胚状体)，④为植物体，⑤为大量的红豆杉细胞，故A表示脱分化，B表示再分化，C表示有丝分裂；再分化的实质是细胞内基因的选择性表达。(2)对⑤的培养目的是快速增殖细胞，一般采用液体培养基进行培养。在培养过程中通入空气是为了保证细胞生长过程中氧气的供应，不断搅拌的目的是让细胞和培养液充分接触。(3)培养的后期，由于细胞代谢产物的积累，以及营养物质的消耗等，导致细胞数量减少，其代谢产物减少。

[答案]　(1)脱分化、再分化、有丝分裂　基因的选择性表达　

(2)液体　保证氧气的供应、使细胞和培养液充分接触

(3)某些代谢产物的积累，以及营养物质的消耗

10．下列关于植物组织培养应用的说法，错误的是(　　)

A．脱毒苗、人工种子的制备都运用了植物组织培养技术

B．采用茎尖、根尖等组织经培养得到的脱毒植物可提高产量和品质

C．运用组织培养得到人参、紫草等植株，然后从它们的细胞中提取细胞产物

D．组织培养过程中经人工诱变等可得到有用突变体，如抗除草剂的白三叶草等已用于生产

C　[运用组织培养技术大量生产人参皂苷、紫草宁等药物，利用了细胞产物的工厂化生产，并未培养出完整的植株，而是将离体组织、器官培养到愈伤组织阶段，利用细胞的分裂增殖，获得大量的细胞产物。]

11．下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，相关叙述错误的是 (　　)

A．①过程所取茎尖中的叶原基具有较高的分裂、分化能力

B．②过程的作用可能是阻碍病毒等进入茎尖分生组织

C．③④过程中基因的选择性表达导致了细胞脱分化

D．培养基A、B中生长素和细胞分裂素的含量和比例不同

C　[①过程所取茎尖中的叶原基具有较高的分裂、分化能力，A正确；②过程的作用可能是阻碍病毒等进入茎尖分生组织，B正确；③④过程中基因的选择性表达导致了细胞再分化，C错误；培养基A、B中生长素和细胞分裂素的含量和比例不同，D正确。]

12．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。据图表回答问题：

植物的花芽分别在含有不同浓度及比例的生长素和细胞分裂素的培养基中的生长状况

(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，可能解决有些作物品种繁殖能力差、结籽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中[　]________和[　]________过程，在此过程中被培养的细胞始终受________的调节。

(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，其原因是植物的茎尖或根尖很少____________________。

(4)从上表的实验结果可看出：生长素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细胞分裂素的浓度________(填“大于”或“小于”)生长素的浓度；而在培养形成完整新个体过程中，对它们的调控关键是_________________________________________________________________

______________________________________________________________。

[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，细胞分裂素和生长素起着重要的调节作用，当细胞分裂素浓度高时，可以诱导丛芽的产生；当生长素浓度高时，可以诱导根的产生。由此可见，调控的关键是适当控制好不同培养期的培养基中细胞分裂素和生长素的浓度及二者的比例。

[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)被病毒感染，甚至无病毒

(4)大于　调控好不同培养期的培养基中细胞分裂素与生长素的浓度及二者的比例

13．下图表示单倍体育种过程，据图回答：

(1)②③过程中，②属于________过程，其中需要光照的是________(填序号)。

(2)由花粉能培养成试管苗，说明植物细胞具有_________，根本原因是

______________________________________________________________。

(3)花粉在实验条件下发育成植株这一技术，可应用于________育种，从而获得稳定遗传的新品种，该项技术最大的优点是________________。

(4)若花药壁细胞的基因型是AaBb，则最后得到的纯合二倍体植株可能有________种基因型。

[解析]　(1)②是由细胞培养到愈伤组织阶段，属于脱分化；③是由愈伤组织培养到试管苗阶段，属于再分化，再分化过程中由于形成叶等，需要光照。

(2)由一个植物细胞培育成一个个体，体现了植物细胞的全能性。植物细胞表现全能性的根本原因是每个细胞中都含有发育成完整个体所需要的全部遗传物质。

(3)花药离体培养技术是单倍体育种的流程之一，花粉在实验条件下发育成植株这一技术，可应用于单倍体育种。单倍体育种的优点是明显缩短育种年限。

(4)若花药壁细胞的基因型是AaBb，则花粉基因型有AB、Ab、aB、ab 4种，最后得到的纯合二倍体植株可能有AABB、AAbb、aaBB、aabb 4种基因型。

[答案]　(1)脱分化　③

(2)全能性　每个细胞中都含有发育成完整个体所需要的全部遗传物质

(3)单倍体　明显缩短育种年限　(4)4

对植物细胞工程应用的原理不清楚

14．(多选)下列有关植物细胞工程应用的叙述，正确的是(　　)

A．利用组织培养技术培育脱毒苗，获得抗病毒的新品种

B．利用组织培养技术快速繁殖植物，能保留亲本的优良性状

C．利用细胞培养技术获得紫草宁，实现了细胞产物的工厂化生产

D．利用植物体细胞杂交技术获得“萝卜—甘蓝”，克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍

BCD　[利用植物组织培养技术可以得到无病毒植株，但无病毒植株不一定具有抗病毒的能力；植物组织培养技术为无性繁殖，可保留母本的一切优良性状；在植物组织培养的愈伤组织阶段可得到大量的细胞，细胞代谢可以产生大量的细胞产物。]