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高中人教版 (新课标)2.1.2 植物细胞工程的实际应用课后练习题
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这是一份高中人教版 (新课标)2.1.2 植物细胞工程的实际应用课后练习题，共14页。
知能训练·课时达标
【小题达标练】
1.培育农作物新品种的过程中,常利用植物组织培养技术。下列叙述正确的是
( )
A.培育转基因的外植体得到的新个体属于基因突变个体
B.在植物组织培养过程中用理化因素诱导可获得大量有益突变体
C.单倍体育种中经减数分裂和组织培养两个过程能获得纯合二倍体
D.植物组织培养技术的理论基础是细胞的全能性
【解析】选D。培育转基因外植体的过程中得到的新个体属于基因重组的个体,A项错误;基因突变是不定向的,一般多害少利,因此在植物组织培养过程中用理化因素诱导不可能获得大量有益突变体,B项错误;单倍体育种中经秋水仙素处理才能得到纯合二倍体,C项错误;植物组织培养利用的是植物细胞的全能性,D项正确。
2.(2015·济南高二检测)通过植物组织培养技术繁育农作物,其优点不包括
( )
A.加快繁育速度 B.保持亲本优良性状
C.培育出无病毒植株D.改变植物的基因型
【解析】选D。植物组织培养技术不仅可以高效快速地实现种苗的大量繁殖,还可以保持优良品种的遗传特性,并通过作物脱毒提高作物产量和品质。
3.利用马铃薯的块茎进行无性繁殖,种植的世代多了以后往往会感染病毒而减产,为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是
( )
A.选择优良品种进行杂交
B.进行远缘植物体细胞杂交
C.利用芽尖进行组织培养
D.人工诱导基因突变
【解析】选C。芽尖分生能力旺盛，病毒难以侵染,几乎不含病毒,可以通过组织培养获得脱毒苗。
【补偿训练】经植物组织培养技术培育出来的植物一般很少有植物病毒,其原因在于 ( )
A.在组织培养过程中经过了脱分化和再分化,进行的是快速分裂和分化
B.人工配制的培养基上,植物病毒根本无法生存
C.进行组织培养用的材料是刚分裂产生的茎尖、根尖或芽尖
D.接种组织培养之前进行了严格的消毒处理
【解析】选C。植物的茎尖或根尖等分生组织中往往不含病毒,因此选取这些部位的组织进行组织培养得到的植株一般不含病毒。
4.(2015·盐城高二检测)在诱导离体胡萝卜韧皮部外植体形成幼苗的过程中,未体现的生命现象是 ( )
A.细胞的全能性B.光能的利用
C.ATP的再生D.基因重组
【解析】选D。在此过程中用到的技术是植物组织培养,体现了细胞的全能性;在生命活动中都有ATP的合成和分解;在植物组织培养的过程中需要光照形成叶绿素,细胞分裂方式是有丝分裂,没有发生减数分裂的有性生殖过程,因此此过程没有体现基因重组。
5.下列育种措施,可以增加植物突变体出现的是 ( )
A.采用嫁接方法培育苹果新品种
B.将鱼的抗冻蛋白基因导入烟草受精卵中,培育抗冻烟草
C.用紫外线对组织培养中的愈伤组织进行照射
D.采用杂交培育高产水稻
【解析】选C。增加突变体可用物理、化学、生物等因素诱发突变,如用紫外线进行照射等。而A选项中嫁接属于无性繁殖,B选项为基因工程,二者均不会产生新的基因,D项措施涉及的原理是基因重组,不属于突变。
【互动探究】(1)突变体的出现属于哪种变异?
提示:属于基因突变。
(2)B项中抗冻烟草的产生利用的变异原理是什么?
提示:基因重组。
6.正常情况下,将成熟的花粉粒离体培养成单倍体植株幼苗时,细胞核内一定会有的生理过程是 ( )
A.RNA复制 B.染色体联会
C.遗传信息的翻译D.遗传信息的转录
【解题指南】解答本题的关键有两点:
(1)个体发育过程中要有遗传信息的表达。
(2)审题时注意是细胞核内发生的过程。
【解析】选D。RNA自我复制只是在某些RNA病毒侵入宿主细胞后可能发生的过程,而动植物细胞自身不会发生RNA的复制,A项错误;将成熟的花粉粒离体培养成单倍体植株幼苗的过程实质是植物组织培养的过程,在这个过程中细胞只进行有丝分裂,故无染色体联会行为,B项错误;遗传信息的翻译发生在细胞质内的核糖体上,C项错误;由花粉粒培养成幼苗的过程中,一定有蛋白质的合成,故细胞核中一定有遗传信息的转录,D项正确。
7.下面是关于植物组织培养及应用的示意图,关于此生物技术叙述正确的是
( )
A.利用植物组织培养技术制造人工种子,应选用图a中的Ⅲ
B.利用物理或化学的手段诱导Ⅳ阶段细胞发生基因突变,培育突变新品种的效果最好
C.通常人工种子中被包入的固氮菌在生态系统中属于消费者
D.人工种子中的胚状体与正常种子中的胚都是新个体的幼体,都只具有一个亲本的遗传物质
【解析】选A。要通过植物组织培养技术制造人工种子,需经Ⅱ后再到Ⅲ,Ⅲ时已分化为根、芽等,外面再包裹上人造种皮便是人工种子,A项正确;因Ⅳ是已分裂、分化形成的试管苗,若发生突变可能只引起局部发生变异,效果不佳,应选用Ⅱ阶段细胞诱导发生基因突变,因此时细胞还未分化,可使后代都表现变异性状,B项错误;人工种子中包入的固氮菌应为自生固氮菌,属于分解者,C项错误;人工种子中的胚状体只有一个亲本的遗传物质,而正常种子中的胚是由受精卵发育来的,应具有两个亲本的遗传物质,D项错误。
8.(2015·南京高二检测)在植物体细胞杂交技术中重要的一个环节是将植物细胞的细胞壁除去,通常是采用纤维素酶和果胶酶处理细胞壁。若将去掉了细胞壁的成熟植物细胞置于0.3 g/mL的蔗糖溶液中,细胞将 ( )
A.皱缩B.涨破
C.呈球形D.保持原状
【解析】选A。细胞液渗透压小于0.3 g/mL的蔗糖溶液的渗透压,因此将去除细胞壁后的原生质体放入0.3 g/mL的蔗糖溶液中时会失水皱缩。
9.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可行的是(多选) ( )
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
【解析】选A、B、D。甲、乙是两个不同物种,远缘杂交不亲和,两者不可杂交产生后代;体细胞杂交技术的特点是克服远缘杂交不亲和的障碍,后代具有两个亲本的特点;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;花粉是单倍体,具有两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育出符合条件的植株。
【大题提升练】
1.(2015·南宁高二检测)在植物的生长和组织培养过程中,植物激素具有极其重要的作用。实验人员利用某种植物的愈伤组织做了如下实验。请回答有关问题。
(1)实验一:将含生长素的琼脂块插入愈伤组织中,一段时间后出现的现象是 。某同学由此得出结论:生长素可以促进细胞分化。但此结论不够严谨,还需设计一组 实验加以证明。实验步骤如下:取相同的愈伤组织, ,若现象是 ,则证明上述结论成立。
(2)实验二:将丁香幼芽插入愈伤组织中,实验结果如图所示。由此推测丁香幼芽可能产生了 。若要确定此物质的化学成分,可直接从丁香幼芽中 ,再进一步 。
(3)下表是以烟草为实验材料,探究植物激素在愈伤组织分化过程中作用的实验结果。
由此结果可以得出的结论是:愈伤组织的分化是
作用的结果,且 会影响愈伤组织细胞分化的方向。
【解析】(1)由实验一知,将含有生长素的琼脂块插入愈伤组织中,一段时间后出现维管组织;据实验设计的单一变量原则和对照原则,若想证明生长素可以促进细胞分化,应设计空白对照。
(2)根据实验二与实验一的对比,可看出:放入丁香幼芽后愈伤组织产生的变化与放入含生长素的琼脂块产生的变化是一致的,因此可推断,丁香幼芽可产生生长素。
(3)由表中信息知,生长素和细胞分裂素的比例不同,愈伤组织细胞分化的方向不同,其分化受二者共同作用。
答案:(1)愈伤组织分化形成维管组织 空白对照 将不含生长素的琼脂块插入其中 愈伤组织不分化
(2)生长素 提取此物质 鉴定其化学成分
(3)生长素和细胞分裂素共同 生长素和细胞分裂素的比例
2.(2015·宜昌高二检测)下图列举了几种植物的育种方式,请据图回答相关问题。
(1)甲育种方式称为 。
(2)通过丁种方式可以获得脱毒苗,培养过程中c常常取用茎尖的原因是
。
(3)乙方式处理植物的愈伤组织能获得较好效果,原因是
。
(4)丙方式将外源目的基因导入受体植物细胞,最常采用的方法是
。在通过丙方式获得转基因植株的过程中,核心步骤是
。
(5)甲、丙两种育种方式与传统杂交育种方式相比,其优点是_____________
。
【解析】(1)由a、b两种细胞通过一定的技术手段获得c,属于植物体细胞杂交,能克服不同物种间远缘杂交不亲和的障碍。(2)植物分生区附近(如茎尖)的病毒极少,甚至没有病毒,因此常用茎尖进行组织培养获得脱毒苗。(3)由于愈伤组织一直处于不断分裂的状态,容易受到培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的影响而发生突变。(4)将外源基因导入受体植物细胞的方法,最常用的是农杆菌转化法。(5)植物体细胞杂交和基因工程都能克服不同物种间远缘杂交不亲和的障碍,而传统杂交育种由于生殖隔离而不能实现种间杂交。
答案:(1)植物体细胞杂交
(2)茎尖病毒极少甚至无病毒
(3)愈伤组织细胞处于不断分裂的状态,易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变
(4)农杆菌转化法 基因表达载体的构建
(5)能克服不同物种间远缘杂交不亲和的障碍
【互动探究】
(1)要提取大量的细胞产物,一般从愈伤组织阶段还是从新植物中获取?
提示:愈伤组织。
(2)丁过程存在基因重组吗?
提示:不存在。
3.紫草素是紫草细胞的代谢产物,可以作为生产治疗烫伤药物的原料。可应用植物组织培养技术,在生物反应器中,通过培养紫草细胞而生产紫草素,下图记录了生物反应器中紫草细胞产量、紫草素产量随培养时间发生变化的情况。
(1)在生产前,需先加入紫草细胞作为反应器中的“种子”,这些“种子”是应用组织培养技术,将紫草叶肉细胞经过 而获得的。这项技术的理论基础是 。
(2)从图中可以看出,影响紫草素产量的因素是 和 。
(3)在培养过程中,不断通入无菌空气并且进行搅拌的目的是 和 。
【解析】因为紫草素是从大量培养的紫草愈伤组织细胞中提取的,所以生产以前必须要将离体的紫草细胞进行脱分化培养,以获得大量的愈伤组织,这一过程利用了植物细胞的全能性。从图中可以看出,随着细胞数目的增多,营养、空间等生活条件成为制约因素,此时进入稳定期,细胞的数目相对稳定。在这个时期紫草细胞产生大量的代谢产物——紫草素。
答案:(1)脱分化(或脱分化形成愈伤组织) 细胞的全能性
(2)细胞数量 细胞所处的生长期
(3)保证氧气供应充足 使细胞与培养液充分接触
4.阅读材料,回答下列问题。
科学家从悬浮培养的单细胞、离体花粉或胚囊中,通过植物组织培养技术获得胚状结构(胚状体),胚状体不同于一般的种子胚,是由非合子细胞分化形成的类似于胚的结构物,所以又称“体细胞胚”或“花粉胚”。胚状体在一定的条件下,可以通过胚胎发育过程形成植株。将其包埋在一个能提供营养的胶质中,外包裹上人造种皮,便制成了“人工种子”。人工种子的概念是1978年在加拿大举行的第四届国际植物组织和细胞培养会议上首次提出来的。目前,我国科学家利用植物组织培养技术已在烟草、水稻、小麦和玉米等植物上成功诱导出胚状体,而美、日、法等各国正着手将人工种子市场化、商品化。
(1)简要归纳“离体的细胞”进行植物组织培养获得胚状体的过程: 。
(2)“人工种子”大体由胚状体、包埋胚状体的胶质以及人造种皮等3部分组成。包埋胚状体的胶质中富含营养物质,这是因为
。为了满足胚状体代谢的需求,“人造种皮”必须具有良好的 性能。
(3)写出“人工种子”商品化的意义: (填两项)。
(4)利用人工种子繁殖后代属于 。
(5)该项技术的成功应用,反映了细胞的 性。
【解析】组织培养的过程包括脱分化和再分化两个阶段;胚状体在萌发初期不能进行光合作用,因此需要给其提供营养,人工种皮要有很好的透水、透气性,保证供给胚足够的水和氧气;胚状体的培育利用的是组织培养的技术,其原理是细胞的全能性。
答案:(1)离体的细胞愈伤组织胚状体
(2)胚状体在萌发初期不能进行光合作用 透水、透气
(3)可用于苗木的快速繁育,无病毒植株培养,解决有些作物繁殖力差、结子困难或发芽率低等问题
(4)无性繁殖 (5)全能
5.(2013·新课标全国卷Ⅱ)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)上述杂种植株属于多倍体,多倍体是指
。假设甲与乙有性杂交的后代是不育的,而上述杂种植株是可育的,造成这种差异的原因是
。
(3)这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖。经植物组织培养得到的
等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。
【解题指南】本题考查植物细胞工程中体细胞杂交技术,解答本题需关注以下三点:
(1)植物体细胞杂交过程包括酶解、原生质体融合、脱分化和再分化、植物组织培养。
(2)杂种植株的可育判断(染色体联会是否正常)。
(3)人工种子的制备利用的是胚状体、不定芽、顶芽、腋芽外面包上人工种皮获得。
【解析】本题主要考查植物体细胞杂交过程。
(1)纤维素和果胶是植物细胞壁的主要成分,去除细胞壁常用的方法是用纤维素酶和果胶酶处理。去除细胞壁后,得到原生质体。诱导融合后,原生质体需要经过脱分化过程形成愈伤组织,然后经过再分化形成完整的杂种植株。
(2)多倍体是指体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体,多倍体后代不育一般是由于减数分裂过程中同源染色体联会紊乱,无法形成正常配子导致不育。
(3)经植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽或腋芽,包裹上人工种皮即可形成人工种子。
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)体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体(其他合理答案也可) 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)
(3)胚状体、不定芽、顶芽、腋芽(答对其中一个即可)
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生长素浓度∶细胞分裂素浓度
实验结果
2∶0.02
愈伤组织分化出根
2∶0.2
愈伤组织生长
2∶0.5
愈伤组织分化出芽
知能训练·课时达标
【小题达标练】
1.培育农作物新品种的过程中,常利用植物组织培养技术。下列叙述正确的是
( )
A.培育转基因的外植体得到的新个体属于基因突变个体
B.在植物组织培养过程中用理化因素诱导可获得大量有益突变体
C.单倍体育种中经减数分裂和组织培养两个过程能获得纯合二倍体
D.植物组织培养技术的理论基础是细胞的全能性
【解析】选D。培育转基因外植体的过程中得到的新个体属于基因重组的个体,A项错误;基因突变是不定向的,一般多害少利,因此在植物组织培养过程中用理化因素诱导不可能获得大量有益突变体,B项错误;单倍体育种中经秋水仙素处理才能得到纯合二倍体,C项错误;植物组织培养利用的是植物细胞的全能性,D项正确。
2.(2015·济南高二检测)通过植物组织培养技术繁育农作物,其优点不包括
( )
A.加快繁育速度 B.保持亲本优良性状
C.培育出无病毒植株D.改变植物的基因型
【解析】选D。植物组织培养技术不仅可以高效快速地实现种苗的大量繁殖,还可以保持优良品种的遗传特性,并通过作物脱毒提高作物产量和品质。
3.利用马铃薯的块茎进行无性繁殖,种植的世代多了以后往往会感染病毒而减产,为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是
( )
A.选择优良品种进行杂交
B.进行远缘植物体细胞杂交
C.利用芽尖进行组织培养
D.人工诱导基因突变
【解析】选C。芽尖分生能力旺盛，病毒难以侵染,几乎不含病毒,可以通过组织培养获得脱毒苗。
【补偿训练】经植物组织培养技术培育出来的植物一般很少有植物病毒,其原因在于 ( )
A.在组织培养过程中经过了脱分化和再分化,进行的是快速分裂和分化
B.人工配制的培养基上,植物病毒根本无法生存
C.进行组织培养用的材料是刚分裂产生的茎尖、根尖或芽尖
D.接种组织培养之前进行了严格的消毒处理
【解析】选C。植物的茎尖或根尖等分生组织中往往不含病毒,因此选取这些部位的组织进行组织培养得到的植株一般不含病毒。
4.(2015·盐城高二检测)在诱导离体胡萝卜韧皮部外植体形成幼苗的过程中,未体现的生命现象是 ( )
A.细胞的全能性B.光能的利用
C.ATP的再生D.基因重组
【解析】选D。在此过程中用到的技术是植物组织培养,体现了细胞的全能性;在生命活动中都有ATP的合成和分解;在植物组织培养的过程中需要光照形成叶绿素,细胞分裂方式是有丝分裂,没有发生减数分裂的有性生殖过程,因此此过程没有体现基因重组。
5.下列育种措施,可以增加植物突变体出现的是 ( )
A.采用嫁接方法培育苹果新品种
B.将鱼的抗冻蛋白基因导入烟草受精卵中,培育抗冻烟草
C.用紫外线对组织培养中的愈伤组织进行照射
D.采用杂交培育高产水稻
【解析】选C。增加突变体可用物理、化学、生物等因素诱发突变,如用紫外线进行照射等。而A选项中嫁接属于无性繁殖,B选项为基因工程,二者均不会产生新的基因,D项措施涉及的原理是基因重组,不属于突变。
【互动探究】(1)突变体的出现属于哪种变异?
提示:属于基因突变。
(2)B项中抗冻烟草的产生利用的变异原理是什么?
提示:基因重组。
6.正常情况下,将成熟的花粉粒离体培养成单倍体植株幼苗时,细胞核内一定会有的生理过程是 ( )
A.RNA复制 B.染色体联会
C.遗传信息的翻译D.遗传信息的转录
【解题指南】解答本题的关键有两点:
(1)个体发育过程中要有遗传信息的表达。
(2)审题时注意是细胞核内发生的过程。
【解析】选D。RNA自我复制只是在某些RNA病毒侵入宿主细胞后可能发生的过程,而动植物细胞自身不会发生RNA的复制,A项错误;将成熟的花粉粒离体培养成单倍体植株幼苗的过程实质是植物组织培养的过程,在这个过程中细胞只进行有丝分裂,故无染色体联会行为,B项错误;遗传信息的翻译发生在细胞质内的核糖体上,C项错误;由花粉粒培养成幼苗的过程中,一定有蛋白质的合成,故细胞核中一定有遗传信息的转录,D项正确。
7.下面是关于植物组织培养及应用的示意图,关于此生物技术叙述正确的是
( )
A.利用植物组织培养技术制造人工种子,应选用图a中的Ⅲ
B.利用物理或化学的手段诱导Ⅳ阶段细胞发生基因突变,培育突变新品种的效果最好
C.通常人工种子中被包入的固氮菌在生态系统中属于消费者
D.人工种子中的胚状体与正常种子中的胚都是新个体的幼体,都只具有一个亲本的遗传物质
【解析】选A。要通过植物组织培养技术制造人工种子,需经Ⅱ后再到Ⅲ,Ⅲ时已分化为根、芽等,外面再包裹上人造种皮便是人工种子,A项正确;因Ⅳ是已分裂、分化形成的试管苗,若发生突变可能只引起局部发生变异,效果不佳,应选用Ⅱ阶段细胞诱导发生基因突变,因此时细胞还未分化,可使后代都表现变异性状,B项错误;人工种子中包入的固氮菌应为自生固氮菌,属于分解者,C项错误;人工种子中的胚状体只有一个亲本的遗传物质,而正常种子中的胚是由受精卵发育来的,应具有两个亲本的遗传物质,D项错误。
8.(2015·南京高二检测)在植物体细胞杂交技术中重要的一个环节是将植物细胞的细胞壁除去,通常是采用纤维素酶和果胶酶处理细胞壁。若将去掉了细胞壁的成熟植物细胞置于0.3 g/mL的蔗糖溶液中,细胞将 ( )
A.皱缩B.涨破
C.呈球形D.保持原状
【解析】选A。细胞液渗透压小于0.3 g/mL的蔗糖溶液的渗透压,因此将去除细胞壁后的原生质体放入0.3 g/mL的蔗糖溶液中时会失水皱缩。
9.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可行的是(多选) ( )
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
【解析】选A、B、D。甲、乙是两个不同物种,远缘杂交不亲和,两者不可杂交产生后代;体细胞杂交技术的特点是克服远缘杂交不亲和的障碍,后代具有两个亲本的特点;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;花粉是单倍体,具有两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育出符合条件的植株。
【大题提升练】
1.(2015·南宁高二检测)在植物的生长和组织培养过程中,植物激素具有极其重要的作用。实验人员利用某种植物的愈伤组织做了如下实验。请回答有关问题。
(1)实验一:将含生长素的琼脂块插入愈伤组织中,一段时间后出现的现象是 。某同学由此得出结论:生长素可以促进细胞分化。但此结论不够严谨,还需设计一组 实验加以证明。实验步骤如下:取相同的愈伤组织, ,若现象是 ,则证明上述结论成立。
(2)实验二:将丁香幼芽插入愈伤组织中,实验结果如图所示。由此推测丁香幼芽可能产生了 。若要确定此物质的化学成分,可直接从丁香幼芽中 ,再进一步 。
(3)下表是以烟草为实验材料,探究植物激素在愈伤组织分化过程中作用的实验结果。
由此结果可以得出的结论是:愈伤组织的分化是
作用的结果,且 会影响愈伤组织细胞分化的方向。
【解析】(1)由实验一知,将含有生长素的琼脂块插入愈伤组织中,一段时间后出现维管组织;据实验设计的单一变量原则和对照原则,若想证明生长素可以促进细胞分化,应设计空白对照。
(2)根据实验二与实验一的对比,可看出:放入丁香幼芽后愈伤组织产生的变化与放入含生长素的琼脂块产生的变化是一致的,因此可推断,丁香幼芽可产生生长素。
(3)由表中信息知,生长素和细胞分裂素的比例不同,愈伤组织细胞分化的方向不同,其分化受二者共同作用。
答案:(1)愈伤组织分化形成维管组织 空白对照 将不含生长素的琼脂块插入其中 愈伤组织不分化
(2)生长素 提取此物质 鉴定其化学成分
(3)生长素和细胞分裂素共同 生长素和细胞分裂素的比例
2.(2015·宜昌高二检测)下图列举了几种植物的育种方式,请据图回答相关问题。
(1)甲育种方式称为 。
(2)通过丁种方式可以获得脱毒苗,培养过程中c常常取用茎尖的原因是
。
(3)乙方式处理植物的愈伤组织能获得较好效果,原因是
。
(4)丙方式将外源目的基因导入受体植物细胞,最常采用的方法是
。在通过丙方式获得转基因植株的过程中,核心步骤是
。
(5)甲、丙两种育种方式与传统杂交育种方式相比,其优点是_____________
。
【解析】(1)由a、b两种细胞通过一定的技术手段获得c,属于植物体细胞杂交,能克服不同物种间远缘杂交不亲和的障碍。(2)植物分生区附近(如茎尖)的病毒极少,甚至没有病毒,因此常用茎尖进行组织培养获得脱毒苗。(3)由于愈伤组织一直处于不断分裂的状态,容易受到培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的影响而发生突变。(4)将外源基因导入受体植物细胞的方法,最常用的是农杆菌转化法。(5)植物体细胞杂交和基因工程都能克服不同物种间远缘杂交不亲和的障碍,而传统杂交育种由于生殖隔离而不能实现种间杂交。
答案:(1)植物体细胞杂交
(2)茎尖病毒极少甚至无病毒
(3)愈伤组织细胞处于不断分裂的状态,易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变
(4)农杆菌转化法 基因表达载体的构建
(5)能克服不同物种间远缘杂交不亲和的障碍
【互动探究】
(1)要提取大量的细胞产物,一般从愈伤组织阶段还是从新植物中获取?
提示:愈伤组织。
(2)丁过程存在基因重组吗?
提示:不存在。
3.紫草素是紫草细胞的代谢产物,可以作为生产治疗烫伤药物的原料。可应用植物组织培养技术,在生物反应器中,通过培养紫草细胞而生产紫草素,下图记录了生物反应器中紫草细胞产量、紫草素产量随培养时间发生变化的情况。
(1)在生产前,需先加入紫草细胞作为反应器中的“种子”,这些“种子”是应用组织培养技术,将紫草叶肉细胞经过 而获得的。这项技术的理论基础是 。
(2)从图中可以看出,影响紫草素产量的因素是 和 。
(3)在培养过程中,不断通入无菌空气并且进行搅拌的目的是 和 。
【解析】因为紫草素是从大量培养的紫草愈伤组织细胞中提取的,所以生产以前必须要将离体的紫草细胞进行脱分化培养,以获得大量的愈伤组织,这一过程利用了植物细胞的全能性。从图中可以看出,随着细胞数目的增多,营养、空间等生活条件成为制约因素,此时进入稳定期,细胞的数目相对稳定。在这个时期紫草细胞产生大量的代谢产物——紫草素。
答案:(1)脱分化(或脱分化形成愈伤组织) 细胞的全能性
(2)细胞数量 细胞所处的生长期
(3)保证氧气供应充足 使细胞与培养液充分接触
4.阅读材料,回答下列问题。
科学家从悬浮培养的单细胞、离体花粉或胚囊中,通过植物组织培养技术获得胚状结构(胚状体),胚状体不同于一般的种子胚,是由非合子细胞分化形成的类似于胚的结构物,所以又称“体细胞胚”或“花粉胚”。胚状体在一定的条件下,可以通过胚胎发育过程形成植株。将其包埋在一个能提供营养的胶质中,外包裹上人造种皮,便制成了“人工种子”。人工种子的概念是1978年在加拿大举行的第四届国际植物组织和细胞培养会议上首次提出来的。目前,我国科学家利用植物组织培养技术已在烟草、水稻、小麦和玉米等植物上成功诱导出胚状体,而美、日、法等各国正着手将人工种子市场化、商品化。
(1)简要归纳“离体的细胞”进行植物组织培养获得胚状体的过程: 。
(2)“人工种子”大体由胚状体、包埋胚状体的胶质以及人造种皮等3部分组成。包埋胚状体的胶质中富含营养物质,这是因为
。为了满足胚状体代谢的需求,“人造种皮”必须具有良好的 性能。
(3)写出“人工种子”商品化的意义: (填两项)。
(4)利用人工种子繁殖后代属于 。
(5)该项技术的成功应用,反映了细胞的 性。
【解析】组织培养的过程包括脱分化和再分化两个阶段;胚状体在萌发初期不能进行光合作用,因此需要给其提供营养,人工种皮要有很好的透水、透气性,保证供给胚足够的水和氧气;胚状体的培育利用的是组织培养的技术,其原理是细胞的全能性。
答案:(1)离体的细胞愈伤组织胚状体
(2)胚状体在萌发初期不能进行光合作用 透水、透气
(3)可用于苗木的快速繁育,无病毒植株培养,解决有些作物繁殖力差、结子困难或发芽率低等问题
(4)无性繁殖 (5)全能
5.(2013·新课标全国卷Ⅱ)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)上述杂种植株属于多倍体,多倍体是指
。假设甲与乙有性杂交的后代是不育的,而上述杂种植株是可育的,造成这种差异的原因是
。
(3)这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖。经植物组织培养得到的
等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。
【解题指南】本题考查植物细胞工程中体细胞杂交技术,解答本题需关注以下三点:
(1)植物体细胞杂交过程包括酶解、原生质体融合、脱分化和再分化、植物组织培养。
(2)杂种植株的可育判断(染色体联会是否正常)。
(3)人工种子的制备利用的是胚状体、不定芽、顶芽、腋芽外面包上人工种皮获得。
【解析】本题主要考查植物体细胞杂交过程。
(1)纤维素和果胶是植物细胞壁的主要成分,去除细胞壁常用的方法是用纤维素酶和果胶酶处理。去除细胞壁后,得到原生质体。诱导融合后,原生质体需要经过脱分化过程形成愈伤组织,然后经过再分化形成完整的杂种植株。
(2)多倍体是指体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体,多倍体后代不育一般是由于减数分裂过程中同源染色体联会紊乱,无法形成正常配子导致不育。
(3)经植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽或腋芽,包裹上人工种皮即可形成人工种子。
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)体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体(其他合理答案也可) 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)
(3)胚状体、不定芽、顶芽、腋芽(答对其中一个即可)
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生长素浓度∶细胞分裂素浓度
实验结果
2∶0.02
愈伤组织分化出根
2∶0.2
愈伤组织生长
2∶0.5
愈伤组织分化出芽
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