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1、【全程方略】2015高中生物 2.1.2 植物细胞工程的实际应用课时达标 新人教版选修3一、选择题1.(2014广州高二检测)某名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离，为了防止性状分离并快速繁殖，可以利用该植物体的一部分器官或组织进行离体培养，发育成完整的植株。进行离体培养时不应采用该植物的()A.芽尖B.芽C.叶片D.花粉粒【解析】选D。花粉粒是经过减数分裂形成的，减数分裂产生的配子会发生性状分离，所以不能用花粉粒。2.下图为植物组织培养的基本过程，则制作人工种子，及生产治疗烫伤、割伤的药物紫草素，应分别选用的编号是()A.B.C.D.【解析】选B。人工种子是利用植物组织培养产生的胚状体、不定芽等
2、外包人工薄膜得到的种子；生产治疗烫伤、割伤的药物紫草素，是经过细胞培养过程快速获得愈伤组织，从愈伤组织细胞中提取所需的细胞产物。3.(2014郑州高二检测)在下列各种育种方式中，与组织培养技术无关的是()A.利用花药离体培养得到单倍体植株B.秋水仙素处理二倍体幼苗，获得四倍体植株C.培育人工种子D.通过体细胞杂交培养“番茄-马铃薯”杂种植株【解析】选B。A项利用花药离体培养得到单倍体植株需要将花药进行组织培养，B项用秋水仙素处理二倍体幼苗时一般直接处理幼苗的幼芽，不需要植物组织培养，人工种子和体细胞杂交杂种植株的培育都需要进行组织培养。4.(2014杭州高二检测)下面为番茄植物组织培养过程的流
3、程图解，以下相关叙述不正确的是()A.脱分化发生在b步骤，形成愈伤组织，在此过程中植物激素发挥了重要作用B.再分化发生在d步骤，是愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程C.从叶组织块到种苗形成的过程说明番茄叶片细胞具有全能性D.经该过程产生的人工种子属于无性繁殖【解析】选B。由愈伤组织形成胚状体结构的过程叫再分化，发生在c过程，故B选项错。b过程是指植物组织形成愈伤组织的过程，叫脱分化；脱分化、再分化都是由培养基中不同激素及其浓度比决定的；植物组织培养技术的原理是植物细胞的全能性；植物组织培养属于无性繁殖的范畴。【误区警示】植物组织培养应用的生殖方式并不都属于无性繁殖。如果离体培养的是体细胞，得
4、到的植株和亲本完全相同，属于无性繁殖；如果离体培养的是生殖细胞，得到的植株是单倍体植株，则属于有性生殖。5.下图所示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要的营养物质，还可以添加农药和植物激素B.人工种子胚状体还未分化出胚芽、胚轴和胚根等结构C.人工种子可以工业化生产，播种人工种子可节省大量粮食D.人工种子的生产克服了季节的限制【解析】选B。解答本题需要明确人工种子的概念。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。人工种子在适宜的条件下能够萌发长成幼苗。可见，人工种子的胚状体已经分化出胚芽、胚
5、轴、胚根等结构。6.人们利用植物的微型繁殖技术来进行工厂化生产，这是利用了该项技术的哪些特点()A.操作简单B.使优良性状组合在一起C.培育新的性状D.高效性和保持种苗的优良遗传特性【解析】选D。植物微型繁殖技术繁殖植物就是利用其优点：一是繁殖高效快速，二是能保持优良品种的遗传特性。植物微型繁殖技术的方法是植物的组织培养技术，是一种无性繁殖方式，后代与亲代性状相同，操作过程并不简单。7.(2014北京高二检测)下面的简式表示植物组织培养的大致过程，据此判断不正确的是()A.若是不同植物体细胞融合的杂种细胞，则可能出现不同植物的遗传特性B.若是花粉，则是单倍体植株，经染色体加倍后可得到稳定遗传的
6、品种C.若是人参细胞，对进行扩大培养可提高细胞产物人参皂甙的产量D.若是具有杂种优势的农作物细胞，则用进行直接繁育会发生性状分离【解析】选D。不同植物体细胞融合的杂种细胞，经组织培养可表现两种生物的遗传性状。植物组织培养属于无性繁殖，不会发生性状分离。8.(2014天水高三检测)为获得纯合高蔓抗病番茄植株，采用了下图所示的方法，图中两对相对性状独立遗传，据图分析不正确的是()A.过程的自交代数越多，纯合高蔓抗病植株的比例越高B.过程可以取任一植株的花药作培养材料C.过程包括脱分化和再分化两个过程D.图中筛选过程不改变抗病基因频率【解析】选D。过程多次自交和筛选，纯合高蔓抗病番茄植株的比例会增大
7、，故A正确。过程是花药离体培养，选用任一株F1的花粉均可，故B正确。过程是植物组织培养获得植株的过程，包括脱分化和再分化两个阶段，故C正确。筛选纯合高蔓抗病番茄植株的实质是定向改变基因频率，使高蔓抗病基因的频率提高，故D错误。9.某植物的基因型为AaBB，通过下列技术可以分别将其转变为以下基因型的植物：AABB；aB；AaBBC；AAaaBBBB。则以下排列正确的是()A.诱变育种、转基因技术、花药离体培养、细胞融合B.杂交育种、花药离体培养、转基因技术、多倍体育种C.花药离体培养、诱变育种、多倍体育种、转基因技术D.多倍体育种、花药离体培养、诱变育种、转基因技术【解析】选B。某植物的基因型为
8、AaBB，通过杂交育种可得到基因型为AABB的植物；培养基因型为aB的花粉可得到基因型为aB的单倍体；将基因C转入细胞内可得到基因型为AaBBC的植物；用秋水仙素处理可得到基因型为AAaaBBBB的植物。10.下列有关植物细胞工程应用的叙述，正确的是(多选)()A.以根尖、茎尖为材料利用组织培养技术可获得抗病毒的新品种B.利用组织培养技术获得人工种子，能保持亲本的性状C.利用组织培养技术获得紫草素，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”，克服了生物远缘杂交不亲和的障碍【解题关键】本题综合考查植物细胞工程的应用，解答本题的关键是明确脱毒植株是指无病毒植株，而不是抗
9、病毒的新品种。【解析】选B、C、D。紫草素可以通过培养产生紫草素的细胞来实现；植物体细胞杂交的优势是克服远缘杂交不亲和的障碍；根尖和茎尖病毒极少，甚至无病毒，可获得脱毒植株，但并非抗病毒的新品种。二、非选择题11.(2014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。【解析】本题主要考查植物体细胞杂交、诱变育种和基因工程育种
10、，其中诱变育种和基因工程育种都属于作物新品种的培育方法。(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)愈伤组织细胞一直处于不断的分生状态，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。答案：(1)植物体细胞杂交(2)茎尖不带病毒或很少被病毒感染(3)愈伤组织细胞处于不断的分生状态，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【互动探究
11、】(1)丁过程中需要用到哪些激素？提示：生长素和细胞分裂素。(2)丁过程存在基因重组吗？提示：不存在。基因重组发生在减数分裂过程中，丁过程进行的是有丝分裂。12.下图为几种育种方法示意图，据图回答：(1)方向所示的途径表示育种方法，过程所示的育种方法叫。(2)过程中常用的方法是，过程中最常采用的药剂是。(3)过程发生在生物个体发育的时期，但是一般发生在细胞中才具有遗传性。(4)的过程中涉及的生物技术有。(5)植物体细胞杂交技术解决了育种过程中的 问题。【解析】本题中通过过程获得新品种的方法是杂交育种；过程是单倍体育种；过程是诱变育种；过程是多倍体育种；过程是利用植物体细胞杂交技术和植物组织培养
12、技术得到人工种子的育种方法。过程都要诱导染色体数目加倍，最常用的药剂是秋水仙素；过程是基因突变，它发生在生物个体发育的各个时期，一般发生在生殖细胞中才具有遗传性；体细胞杂交技术解决了育种过程中远缘杂交不亲和的问题。答案：(1)杂交多倍体育种(2)花药离体培养秋水仙素(3)任何生殖(4)植物体细胞杂交技术、植物组织培养技术(5)远缘杂交不亲和(或生殖隔离)13.(2013宿迁高二检测)美国科学家将胡萝卜韧皮部的单个细胞培养成完整植株，如下图所示，请回答：(1)科学家所用的胡萝卜韧皮部的细胞，在正常生物体内能否进行有丝分裂？说明原因。 。(2)离体的韧皮部细胞在一定条件下，通过和形成的许多植株的特
13、点是 。(3)此实验证明了高度分化的植物细胞仍有发育成完整植株的能力，即具有，高度分化的细胞具有此特性是由于 。(4)下表为几种组织培养的培养基配方的部分成分及培养条件和特点。培养基类型糖类大量元素微量元素植物激素条件培养愈伤组织的培养基蔗糖N、P、K、Ca、Mg、S等B、Cu、Mn、Mo、Fe等2，4-D25黑暗培养根尖的培养基蔗糖N、P、K、Ca、Mg、S等B、Cu、Mn、Mo、Fe等细胞分裂素、生长素15黑暗培养茎尖的培养基蔗糖N、P、K、Ca、Mg、S等B、Cu、Mn、Mo、Fe等萘乙酸18连续光照根据上表分析说明，组织培养的条件是： 。(5)试简要说明组织培养技术的优点以及这一技术在
14、实践中的具体应用(举例)。【解析】(1)在生物体内已经高度分化的细胞不再具有分裂能力。(2)(3)胡萝卜韧皮部细胞为体细胞，其细胞核内含有其生长发育所需要的全套遗传信息。离体韧皮部细胞在一定条件下经过脱分化和再分化，最终发育成完整植株。由于该繁殖方式为无性繁殖，因而形成的后代植株性状相似。(4)根据表中不同组织的培养所需的物质和条件可以看出：组织培养的培养基中一般都含有维持植物组织正常生长和发育的物质(有机物和无机物)，如蔗糖、大量元素和微量元素等；不同功能的培养基中还必须含有不同种类和浓度的植物激素；同时因为培养的目的不同，培养的外界条件(光照和温度等)也不同。(5)该项技术属于无性繁殖范畴
15、，不但能保持亲本的优良性状，而且取材少、培养周期短、繁殖率高、便于自动化管理等。答案：(1)不能，因为植物韧皮部的细胞已经高度分化，在正常植物体内不再分裂(2)脱分化再分化彼此性状极为相似(3)全能性这些植物细胞的细胞核中含有保持本物种遗传特性所需要的全套遗传信息(4)培养基应含有维持植物组织正常生长和发育的有机物和无机物；必须含有不同种类和浓度的植物激素；根据选取的材料，选择适宜的外界条件(5)优点：取材少、培养周期短、繁殖率高，而且便于自动化管理。应用：快速繁殖花卉和果树，培育无病毒植物，生产药物、食品添加剂，制造人工种子等。14.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
16、。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，反应器中紫草细胞的生长呈现增长规律，影响紫草素产量的因素是和。(3)在培养过程中，要不断通入无菌空气并且进行搅拌的目的是和。【解析】由于紫草素是从大量培养的紫草愈伤组织细胞中提取的，所以通过植物组织培养可得到紫草素，此过程利用了细胞的全能性。开始时紫草细胞生长较慢，经过适应期后，数量增加，但是后
17、期由于受到生活条件(如营养、空间等)的限制，细胞数目保持稳定。答案：(1)脱分化(或脱分化形成愈伤组织)细胞的全能性(2)S型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15.(能力挑战题)转基因抗病香蕉的培育过程如下图所示。图中Pst、Sma、EcoR、Apa等为限制酶，质粒和抗病基因上的箭头表示限制酶的切割位点。下图表示四种限制酶的识别序列及酶切位点。限制酶PstSmaEcoRApa识别序列及酶切位点 CTGCAGGACGTCCCCGGGh
18、9020;GGGCCCGAATTCCTTAAG GGGCCCCCCGGG(1)若要获得抗病基因，能否用限制酶Sma对图中对应的位点进行切割？，说明理由： 。要获得含抗病基因的重组质粒能否用Pst、Apa限制酶切割质粒？。(2)卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长。欲利用含卡那霉素的培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞，重组质粒中应含有基因，作为标记基因。(3)阶段是否可使用同种培养基？ ；理由是 。(4)阶段是否可使用
19、不添加植物激素的培养基？ ；理由是 。【解析】图示为转基因抗病香蕉培育过程。(1)由Pst、Sma、EcoR、Apa等限制酶识别序列及酶切位点可知，要获得抗病基因不能用Sma切割，因为会破坏抗病基因的结构；要获得含抗病基因的重组质粒，不能用Pst、Apa切割质粒，应选用限制酶Pst、EcoR。(2)质粒上标记基因的作用是筛选含抗病基因的香蕉细胞，若培养基上含卡那霉素，那么重组质粒中应含有抗卡那霉素基因。(3)为脱分化，为再分化，培养阶段不同，不可使用同种培养基，原因是培养基中生长素和细胞分裂素的比值不同。(4)阶段为植物组织培养技术获得的试管苗，可移栽到土壤中或使用不添加植物激素的培养基，因为芽能产生生长素，促进根的生长。答案：(1)不能对Sma位点进行切割破坏了抗病基因的结构不能(2)抗卡那霉素(3)不能2个阶段培养基中生长素与细胞分裂素的比值不同(4)可以芽能产生生长素，促进根的生长- 7 -