植物细胞工程的实际应用

生物选修302植物细胞工程的实际应用题型1植物繁殖的新途径(作物脱毒、人工种子)刷基础1．[安徽滁州育才学校2018高二下期中]某株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，可以利用该植株的一部分器官或组织进行离体培养，发育出完整的植株。进行离体培养时不应采用该植株的()A．茎尖B．子房壁C．叶片D．花粉粒解析2.1.2

植物细胞工程的实际应用D茎尖一般没有病毒积累，分裂能力强，可作为植物组织培养的材料，A不符合题意；子房壁细胞属于体细胞，可作为植物组织培养的材料，B不符合题意；叶片细胞属于体细胞，可作为植物组织培养的材料，C不符合题意；花粉粒是经减数分裂形成的，在此过程中发生了基因重组，因而不一定能保持亲本的优良性状，D符合题意。刷基础2．[河南省实验中学2019高二下期中]为给工厂化繁殖脱毒甘薯苗提供技术上的支持，科研人员利用植物组织培养技术研究甘薯茎尖(外植体)大小对诱导分化苗和脱毒苗的影响，结果如表所示，下列相关叙述正确的是()A.在不同的培养阶段，培养基中激素种类和比例不同B．脱分化过程中应给予充足光照使其进行光合作用C．培育脱毒苗时依据的原理有基因突变和细胞的全能性D．0.3～0.5mm大小的茎尖最有利于获得抗病毒的特性解析2.1.2

植物细胞工程的实际应用A在不同的培养阶段，培养基中激素种类和比例不同，生长素和细胞分裂素的比例升高利于根的分化，比例下降利于芽的分化，A正确；脱分化过程中不需要光照，不能进行光合作用，B错误；培育脱毒苗时依据的原理是细胞的全能性，C错误；0.3～0.5mm大小的茎尖最有利于获得无病毒的特性，不是抗病毒的特性，D错误。茎尖大小外植体数/个分化苗数/苗脱毒苗数/苗小于0.3mm20110.3～0.5mm20107大于0.6mm20134刷基础3．[福建季延中学2018高二下期中]以下有关人工种子的叙述中，不正确的是()A．人工种子的胚状体没有与正常受精卵形成的胚类似的结构和发育过程B．人工种子可以工厂化生产，播种人工种子可节省大量粮食C．人工种子克服了有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题D．人工种子胚乳中含有胚状体发育所需要的营养，还可以添加植物激素等解析2.1.2

植物细胞工程的实际应用A人工种子的胚状体具有与正常受精卵形成的胚类似的结构和发育过程，A错误；人工种子可以工厂化生产，播种人工种子可节省大量粮食，B正确；人工种子克服了有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题，C正确；人工种子胚乳中含有胚状体发育所需要的营养，还可以添加植物激素等，D正确。刷基础4．[山东潍坊青州实验中学2018高二下月考]运用下列各种细胞工程技术培育生物新品种，操作过程中能形成愈伤组织的是()①植物组织培养②植物体细胞杂交③动物细胞培养④转基因植物的培养A．①②③B．①②④C．①③④D．①②③④解析2.1.2

植物细胞工程的实际应用B愈伤组织是在植物组织培养过程中经脱分化形成的。植物组织培养、植物体细胞杂交、转基因植物的培养等都需经脱分化和再分化培养成植株，所以都能形成愈伤组织，故选B。题型2作物新品种的培育(单倍体育种、突变体的利用)刷基础5．[天津武清区2019高二下月考]下列过程中，需要采用植物组织培养技术的是()①利用花药离体培养得到单倍体植株②利用秋水仙素处理单倍体试管苗，获得正常纯合植株③利用基因工程培育抗棉铃虫的植株④利用细胞工程培育“白菜—甘蓝”杂种植株⑤马铃薯的脱毒A．①②③B．③④⑤C．①②④⑤D．①③④⑤解析2.1.2

植物细胞工程的实际应用D利用秋水仙素处理单倍体试管苗，可获得正常纯合植株，不需要采用植物组织培养，故②没用到；③利用基因工程获得的是含有目的基因的植物细胞，④利用细胞工程获得的是“白菜—甘蓝”的杂种细胞，从细胞到植物体需要该技术，故③④会用到；⑤马铃薯脱毒选用的材料是幼嫩的茎尖或根尖细胞，也需要该技术，故⑤也会用到，D正确。刷基础6．[吉林梅河口五中2018高二下月考]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aaBBB．单倍体育种比杂交育种时间短C．AaBb水稻经单倍体育种可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解析2.1.2

植物细胞工程的实际应用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。刷基础7．[江苏海安2019高三上期末检测]下列有关植物细胞工程应用的叙述，错误的是()A．用人工薄膜将愈伤组织包裹可形成人工种子B．在紫草素的细胞产物工厂化生产过程中使用的是液体培养基C．对愈伤组织进行诱变处理，从分化的植株中可筛选出新品种D．利用植物组织培养技术培育的脱毒苗具有不含或很少含病毒的特点解析2.1.2

植物细胞工程的实际应用A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，经过人工薄膜包装得到人工种子，A错误；细胞产物的工厂化生产是从人工培养的愈伤组织细胞中提取某种成分，如紫草素等，使用的是液体培养基，B正确；在育种中，可以对植物的愈伤组织进行化学或物理的诱变处理，促使其发生突变，再通过诱导分化形成植株，从这些植株中筛选出高抗、高产、优质的突变体，从而培育成新品种，C正确；利用组织培养技术培育脱毒草莓幼苗的原理是细胞的全能性，培育时，一般选取植物茎尖作材料，其依据是茎尖不含病毒(或含病毒极少)，D正确。刷基础8．如图列举了几种植物的育种方式，下列相关叙述正确的是()A．甲过程形成的细胞c内的染色体数一定是a细胞内染色体数的两倍B．乙方式射线处理后可以获得大量的具有有利性状的材料C．通过丁方式，细胞c发育成新植株涉及同源染色体的联会与分离D．与杂交育种相比，丙方式能克服远缘杂交不亲和的障碍解析2.1.2

植物细胞工程的实际应用D甲过程形成的细胞c内的染色体数应该是细胞a和细胞b的染色体数之和，A错误；乙方式射线处理后会产生基因突变，基因突变具有多害少利性、不定向性和随机性等特点，B错误；通过丁方式，细胞c发育成新植株是再分化过程，该过程只进行有丝分裂，不进行减数分裂，所以不涉及同源染色体的联会与分离，C错误；丙方式是基因工程育种，与杂交育种相比，基因工程育种可以克服远缘杂交不亲和的障碍，D正确。刷基础9．下图为某科研单位培育农作物新品种的一种方式。SOD是一种抗氧化酶，它能增强植物的抗逆性。以下叙述正确的是()A．①过程中最常用的方法是采用显微注射技术将SOD基因导入植物细胞B．①过程首先要用酶解法去除细胞壁C．通过添加植物生长调节剂可以诱导愈伤组织分化D．该育种方法利用染色体变异的原理解析2.1.2

植物细胞工程的实际应用C将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法、基因枪法，导入动物细胞常用显微注射法，A错误；①过程是将目的基因导入受体细胞的过程，不需要去除细胞壁，B错误；通过添加植物生长调节剂，并改变其种类和浓度来诱导愈伤组织分化，C正确；该过程涉及基因工程技术和植物组织培养技术，依据的原理是基因重组和细胞的全能性，不是染色体变异，D错误。刷基础10．[山东师范大学附属中学2019高二下期中]现有甲、乙两种二倍体纯种植物，甲植物的光合产量高于乙植物，但乙植物更适宜在盐碱地种植(相关性状均由核基因控制)。现要利用甲、乙两种植物培育出高产、耐盐的植株。下列技术不可行的是()A．利用植物体细胞杂交技术，可以获得符合要求的四倍体杂种植株B．将乙种植物耐盐基因导入甲种植物的体细胞中，可培育出所需植株C．两种植物杂交后，得到的F1再利用单倍体育种，可较快获得所需植株D．诱导两种植物的花粉融合后培育成幼苗，再用秋水仙素处理可培育出所需植株解析2.1.2

植物细胞工程的实际应用C利用植物体细胞杂交技术，获得的杂种植株具有两个亲本的遗传特性，A正确；将乙种植物耐盐基因导入甲种植物的体细胞中，再利用组织培养技术可培育出所需植株，B正确；甲、乙为不同物种，不同物种间存在生殖隔离，一般不能杂交，即使杂交，形成的后代也是不可育的，C错误；诱导两种植物的花粉融合后培育成幼苗，再用秋水仙素处理，就会得到符合要求的四倍体纯种植株，D正确。题型3细胞产物的工厂化生产刷基础11．下列生物技术的应用实例中，运用的原理与其他各项不同的是()A．利用花药离体培养获得单倍体植株B．通过植物组织培养获得人工种子并发育成植株C．将转入贮存蛋白基因的向日葵细胞培育成植株D．利用生物反应器悬浮培养人参细胞，提取人参皂苷解析2.1.2

植物细胞工程的实际应用D利用花药离体培养获得单倍体植株，利用了植物组织培养技术，原理为植物细胞的全能性；通过植物组织培养获得人工种子并发育成植株，利用了植物组织培养技术，原理为植物细胞的全能性；将转入贮存蛋白基因的向日葵细胞培育成植株，利用了植物组织培养技术，原理为植物细胞的全能性；利用生物反应器悬浮培养人参细胞，提取人参皂苷，利用的是细胞增殖的原理。所以D项运用的原理与其他各项不同。刷基础12．[广东佛山一中2019高二下月考]下图是植物组织培养的一般过程，相关说法不正确的是()A．过程a指的是脱分化，过程c指的是再分化B．此技术依据的原理是植物细胞的全能性C．若用此技术进行细胞产物的工厂化生产，需将细胞培养到d阶段才行D．生长素含量高时，有利于根原基的形成解析2.1.2

植物细胞工程的实际应用C据分析可知，过程a指的是脱分化，过程c指的是再分化，A正确；植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性，B正确；若用此技术进行细胞产物的工厂化生产，只需要将细胞培养到愈伤组织即b阶段即可，C错误；生长素含量高时，有利于诱导植物组织根原基的形成，D正确。刷基础13．[陕西渭南2019高二下期末]如图流程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．④②B．③②C．③④D．④③解析2.1.2

植物细胞工程的实际应用B图示表示植物组织培养过程，①→②表示脱分化过程，其中①是外植体，如离体的植物组织、器官或细胞；②是愈伤组织，其分化程度低，全能性高。②→③表示再分化过程，其中③是胚状体，④是新植株。人工种子是指以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽或腋芽等为材料，通过人工薄膜包装得到的种子，应选用编号③制作人工种子；生产细胞产物(如治疗烫伤、割伤的药物紫草素)时，只需培养到愈伤组织，再从愈伤组织中获取相应的细胞产物即可，应选用编号②，所以选择B。刷基础14．[北京海淀实验中学2019高三月考]紫草素具有抗菌、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，再转入紫草素形成培养基，然后再将细胞破碎后提取出紫草素。下列相关叙述中，不正确的是()A．工业化生产过程包括细胞的脱分化和再分化B．在紫草素生产过程中，不必将愈伤组织培养出根、芽等器官C．紫草的愈伤组织细胞在低渗溶液中不会胀破D．紫草素在细胞内合成后被分泌到细胞外解析2.1.2

植物细胞工程的实际应用D由题意“取紫草植株部分组织诱导形成紫草愈伤组织，再转入紫草素形成培养基”可知，工业化生产过程包括细胞的脱分化和再分化，A正确；在紫草素生产过程中，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，在低渗溶液中不会胀破，C正确；根据题意可知，需将细胞破碎后取出紫草素，因此紫草素在细胞内合成后不能分泌到细胞外，D错误。易错点混淆不同植物激素在植物组织培养中的作用刷易错15．[江西上饶中学2019高三上开学考]某兴趣小组拟用植物组织培养技术繁殖一种名贵花卉，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．在愈伤组织培养中加入细胞融合诱导剂，可获得染色体加倍的细胞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解析2.1.2

植物细胞工程的实际应用B消毒是指用比较温和的物理或化学方法清除或杀死除芽孢外的病原微生物，使其数量减少到无害的程度，A正确；愈伤组织细胞含有细胞壁，加入细胞融合诱导剂不会诱导细胞融合，因此不会得到染色体加倍的细胞，B错误；愈伤组织再分化形成胚状体后，一般先形成芽，再形成根，而分化的实质是基因的选择性表达，C正确；在植物组织培养中，当生长素用量比细胞分裂素用量多时，有利于根的分化，D正确。刷易错16．[湖北孝感2019高二下期中]植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性因素。在植物组织培养过程中，关于使用这两种激素更有利于胚状体形成的说法正确的是()A．先使用生长素，后使用细胞分裂素B．同时使用C．先使用细胞分裂素，后使用生长素D．都不使用解析2.1.2

植物细胞工程的实际应用B胚状体的胚芽、胚根、胚轴等结构完整，就像一颗种子，已经出现了细胞分化，在植物组织培养过程中，同时使用生长素和细胞分裂素可以使分化频率提高，因此更有利于胚状体的形成，故选B。刷提升易错警示学生容易因为对植物组织培养过程中使用的植物激素的种类、比例等理解不准确而出错。植物组织培养的过程：离体的植物组织、器官或细胞经过脱分化形成愈伤组织，愈伤组织经过再分化形成胚状体，进一步发育形成植株，该过程受基因选择性表达的调控。决定细胞脱分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例，特别是生长素和细胞分裂素的协同作用，在组织培养过程中非常重要。生长素用于诱导细胞分裂和根的分化，而细胞分裂素的主要作用是促进组织细胞的分裂或从愈伤组织和器官上分化出不定芽。生长素和细胞分裂素的协同作用在组织培养过程中被称为“激素杠杆”。当生长素与细胞分裂素的比例适中，且生长素的含量高于细胞分裂素时，主要诱导植物组织脱分化和根原基的形成；而当细胞分裂素的含量高于生长素时，主要诱导植物组织再分化和芽原基的形成。所以植物组织培养的脱分化和再分化过程应使用不同的培养基，其主要区别就在于植物激素的种类和含量比例等的不同。.2.1.2植物细胞工程的实际应用刷提升1．花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其部分染色体片段化，并丧失再生能力。再利用此原生质体作为供体与完整的花椰菜原生质体融合，以获得抗黑腐病杂种植株，流程如下图。请回答下列问题：(1)花椰菜与野生黑芥之间存在_______________________。上述操作中融合的原生质体可能有________种。所得的杂种植株不完全具有花椰菜与野生黑芥的全部遗传基因，原因可能是在细胞分裂时_____________________________________________________。(2)植物体细胞杂交技术的原理是___________________________________。人工诱导细胞融合的物理方法包括____________________等。过程②后，在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的________存在，这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。(3)④过程中通过调节_______________________的比例对组织培养进行调控，从而诱导出完整植株，整个过程是在_________________条件下完成的。对杂种植株进行___________接种的实验，可筛选出具有高抗性的杂种植株。生殖隔离(杂交不亲和)3细胞膜的流动性和细胞的全能性叶绿体离心、振动、电激生长素和细胞分裂素无菌和人工控制部分染色体片段不能复制，因而不能传递给子细胞黑腐病菌2.1.2植物细胞工程的实际应用刷提升解析分析题图：图示为采用植物体细胞杂交技术获得抗黑腐病杂种植株的流程图，其中①表示采用酶解法(纤维素酶和果胶酶)去除细胞壁的过程，②表示诱导原生质体融合的过程，③表示脱分化形成愈伤组织的过程，④表示再分化长成植株的过程，最后对杂种植株接种黑腐病菌，筛选出具有高抗性的杂种植株。(1)花椰菜与野生黑芥是不同的物种，它们之间存在生殖隔离(杂交不亲和)，不能进行有性杂交。融合的原生质体可能有3种，分别是花椰菜与花椰菜的原生质体融合，野生黑芥与野生黑芥的原生质体融合以及花椰菜的原生质体与野生黑芥的原生质体融合。由于在细胞分裂中，部分染色体片段不能复制，不能传递给子细胞，所以所得的杂种植株不完全具有花椰菜与野生黑芥的全部遗传基因。(2)植物体细胞杂交技术的原理是细胞膜的流动性和细胞的全能性。人工诱导细胞融合的物理方法包括离心、振动、电激等。用于融合的两个细胞，一个是黑芥苗的叶肉细胞，一个是花椰菜的根部细胞，其中供体细胞特有的结构是叶绿体，因此可通过用光学显微镜观察叶绿体的有无，作为初步筛选杂种细胞的标志。(3)④过程中通过调节生长素和细胞分裂素的比例对组织培养进行调控，从而诱导出完整植株，整个过程是在无菌和人工控制条件下完成的。对杂种植株进行黑腐病菌接种的实验，可筛选出具有高抗性的杂种植株。.2.1.2植物细胞工程的实际应用刷提升2．[山西晋中2019高二下期中]将基因型为AaBb的水稻(具有24条染色体)的叶肉细胞通过无菌操作接入含有全部营养成分的培养基的试管中，在一定条件下形成试管幼苗，其过程如下图所示：(1)图中的①叫________，图中的②叫________，②过程所需要的条件有________________________________________。(2)在形成愈伤组织的过程中，必须不断地从培养基中获得________、________和小分子有机物等营养物质。(3)如果④是无病毒植株，则水稻的细胞应选用________或________细胞。其培养成的植株的基因型为________。(4)如果某种细胞选用的是水稻花粉细胞，则④称为________。基因型可能是____________________。植株特点为_______________________，需用__________处理，使其恢复正常体细胞染色体数，其基因型为__________________________________。脱分化再分化水分茎尖无机盐根尖AaBb光照、温度、一定的营养物质和单倍体2.1.2植物细胞工程的实际应用aB、ab、Ab、AB植株弱小，高度不育秋水仙素aaBB、aabb、AAbb、AABB激素刷提升解析(1)图示表示植物组织培养过程，其中①表示脱分化，②表示再分化，②过程所需要的条件有光照、温度、一定的营养物质和激素。(2)植物组织培养的培养基中包含无机营养成分、有机营养成分、激素和琼脂等，因此在形成愈伤组织的过程中，必须不断地从培养基中获得水分、无机盐和小分子有机物等营养物质。(3)如果④是无病毒植株，则应选用茎尖、根尖细胞，原因是这部分组织分生能力强，带有的病毒少；④是基因型为AaBb的水稻植株的体细胞植物组织培养形成的，其基因型与该水稻植株相同，即为AaBb。(4)如果某种细胞选用的是水稻花粉细胞，则④称为单倍体。基因型可能是aB、ab、Ab、AB，单倍体植株的特点为植株弱小，高度不育，需用一定浓度的秋水仙素处理，使得染色体数目加倍，其基因型为aaBB、aabb、AAbb、AABB。.2.1.2植物细胞工程的实际应用刷提升3．人工种子是人们模仿天然种子的结构制造出来的生命有机体，它能像天然种子一样萌发生长。人工种子的核心部分是被外层物包埋的具有类似种子胚功能的胚状体。胚状体不同于一般种子的胚，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。胚状体可从悬浮培养的单细胞中得到，也可以通过试管培养的茎尖、芽尖、子房、花粉等获得。将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中，便成了所谓的“人工种子”。培育过程如图所示。请根据以上材料回答：(1)人工种子依据的原理是____________________。它是经过______________技术培育而成的。(2)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称为_________，基因型为____________________，该人工种子长成的植株__________(填“可育”或“不可育”)。(3)如果获取的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________(填字母代号)。A．15%的盐酸B．淀粉酶C．果胶酶D．胰蛋白酶(4)②表示脱分化的过程，其实质是______________________；③表示再分化的过程，其实质是____________________。植物细胞的全能性植物组织培养DT、Dt、dT、dtC不可育使细胞恢复分裂能力基因的选择性表达单倍体2.1.2植物细胞工程的实际应用刷提升解析(1)人工种子是利用植物组织培养技术获得的，所以其依据的原理是植物细胞的全能性。(2)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称为单倍体。该二倍体植物基因型为DdTt，经减数分裂产生的花粉的基因型有DT、Dt、dT、dt4种，所以最终培育成的个体也是这4种基因型，该植株体细胞中只有一个染色体组，不可育。(3)如果获取的外植体为植物的茎尖，通过①的处理可使细胞彼此分离，可加入果胶酶和纤维素酶，故选C。(4)脱分化过程的实质是使细胞恢复分裂能力，再分化过程的实质是基因的选择性表达，从而导致细胞形态、结构和功能发生改变。.2.1.2植物细胞工程的实际应用刷提升4．[山东淄博2019高三上开学考]马铃薯是重要的经济作物，植物细胞工程在马铃薯的脱毒及育种等方面有重要应用。请回答下列问题：(1)培育脱毒马铃薯时，外植体宜选用________(填“茎尖”或“叶片”)，不选另一个的理由是__________________________________________________。(2)植物组织培养常用到愈伤组织培养基、生芽培养基和生根培养基。在愈伤组织培养基上