专题2 细胞工程 2.1 植物细胞工程 2.1.2 植物细胞工程的实际应用
1．下列属于植物细胞工程实际应用的是( )
①制造人工种子 ②微型繁殖 ③培育抗病毒烟草 ④培育单倍体 ⑤生产脱毒植株 A．①②③④ C．①②④⑤
B．①③④⑤ D．②③④⑤
解析：植物细胞工程应用范围较广，除①②④⑤外还包括利用植物体细胞杂交生产杂种植物，利用植物细胞培养生产香料、药物等。③中培育抗病毒烟草属于基因工程的操作。
答案：C
2．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的分生状态 B．培养基营养丰富，适于植物生长 C．纺锤丝的形成容易受抑制 D．DNA复制容易受抑制
解析：在植物组织培养过程中，由于培养的细胞一直处于不断的分生状态，容易受一些条件的影响而产生突变。
答案：A
3．在下列选项中，需要采用植物组织培养技术的是( )
①利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，获得多倍体植株 ②获取大量的脱毒苗 ③利用基因工程培育抗棉铃虫的植株 ④单倍体育种 ⑤无子西瓜的快速大量繁殖
A．①②③ C．①②④⑤
B．③④⑤ D．②③④⑤
解析：培育多倍体利用的原理是秋水仙素抑制纺锤体的形成，导致染色体数目加倍，不需要采用植物组织培养；获取大量脱毒苗，快速大量繁殖无子西瓜必须采用植物组织培养；基因工程育种以及单倍体育种过程中，受体细胞及花药离体培养均采用植物组织培养。
答案：D
4．下列关于细胞产物的工厂化生产的叙述，错误的是( ) A．细胞产物的工厂化生产是植物细胞工程的重要用途之一
B．培养过程中需要脱分化形成愈伤组织，然后悬浮培养愈伤组织细胞
C．培养的愈伤组织需要经过再分化产生特定的组织细胞后才能产生特定的细胞产物 D．培养的细胞收集后一般要破碎提取有效成分
解析：在细胞产物的工厂化生产过程中只需要悬浮培养愈伤组织细胞，利用愈伤组织细胞的分裂和代谢产生所需要的产物即可，不需要再分化。
答案：C
5．下图所示为农作物新品种的育种方式。
(1)图示育种方式涉及到的生物工程技术有：_______________、 ______________、______________。 (2)②③过程分别为________、________。
(3)⑤过程中常用的载体是________；⑤过程表示的基因操作步骤是_____________________________________________________。
(4)上述育种与传统杂交育种相比，突出优点是_____________ _____________________________________________________。
解析：(1)图中⑤过程涉及基因工程，①过程为植物体细胞杂交，两者都需要植物组织培养技术的支持。(2)图中②为脱分化的过程，可获得愈伤组织，然后经过③再分化而得到胚状体。(3)基因工程中常用的载体为质粒。⑤过程是将目的基因导入到某种植物受体细胞中。(4)不管是基因工程育种还是植物体细胞杂交育种，都会打破物种的界限——生殖隔离，实现生物性状的定向改变。
答案：(1)基因工程 植物组织培养 植物体细胞杂交(细胞融合) (2)脱分化 再分化 (3)质粒 将目的基因导入受体细胞 (4)打破生殖隔离、实现遗传物质的定向改变、克服了远缘杂交不亲和的障碍、育种周期短
A级 基础巩固
1．植物的微型繁殖技术是指( ) A．植物体细胞杂交技术 C．营养繁殖
B．嫁接 D．植物组织培养
解析：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，叫微型繁殖技术，也叫快速繁殖技术。
答案：D
2．人参皂甙粉是人参中重要的药用成分，以前只能从人参中提取，产量低，因而价格
较贵。目前可通过下列哪项技术迅速大量获取( )
A．基因工程 C．植物体细胞杂交
B．植物组织培养 D．发酵工程
解析：人参皂甙粉是利用人参细胞经植物组织培养而获得的。 答案：B
3．人工种子比天然种子有许多优越性，下列对其优越性的叙述不正确的是( ) A．可使自然状态下不结子的植物得以繁殖 B．方便储藏和运输
C．可以随意改变植物的遗传性状 D．可快速、大量繁殖
解析：人工种子是通过细胞工程完成的，所以可使在自然条件下不结实或珍贵的植物得以繁殖。天然种子的大量储藏和运输也是相当困难的，人工种子则克服了这些缺点，人工种子外层是起保护作用的薄膜，类似天然种子的种皮，因此，可以很方便地储藏和运输。天然种子在生产上受季节的限制，而人工种子的生产则不受季节限制，而且快捷高效。
答案：C
4．马铃薯利用它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，为此农民希望得到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳方法是( )
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：本题的关键词是“获得无病毒幼苗”，根据这一点，首先要想到作物脱毒这一技术。况且，马铃薯本身就是无性繁殖的，而作物脱毒时采用植物组织培养技术，形成的脱毒苗中遗传物质和亲本是完全相同的，只是少了原来的病毒，这也是无性繁殖。
答案：C
脱分化再分化
5．植物组织培养的过程可以归纳为：①――→②――→③―→④。下列相关叙述有错误的是( )
A．②→③的再分化过程中，当细胞分裂素与生长素的浓度比低时，有利于根的生长 B．植物组织培养所依据的原理是细胞的全能性 C．③→④过程指植物的营养生长和生殖生长阶段 D．②包裹上人造种皮可获得人工种子
解析：只有将离体植物细胞或组织培养成具有生根发芽能力的胚状体结构，再包上人造种皮，才能得到人工种子，而②是未分化的愈伤组织，不具有生根发芽能力，只有在分化培养基上培养后，才能用于制造人工种子。
答案：D
B级 能力训练
6．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染色体片段化，并丧失再生能力。再利用此原生质体作为部分遗传物质的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。
据图回答下列问题：
(1)过程①所需的酶是__________________________________。
(2)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)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，其作用是____________________。原生质体经过________再生，进而分裂和脱分化形成愈伤组织。
(4)若分析再生植株的染色体变异类型，应剪取再生植株和____________植株的根尖，通过________、________、染色和制片等过程制成装片，然后在显微镜下观察比较染色体的形态和数目。
(5)采用特异性引物对花椰菜和黑芥基因组DNA进行PCR扩增，得到两亲本的差异性条带，可用于杂种植株的鉴定。下图是用该引物对双亲及再生植株1～4进行PCR扩增的结果。据图判断，再生植株1～4中一定是杂种植株的有________。
(6)对杂种植株进行________接种实验，可筛选出具有高抗性的杂种植株。
解析：(1)过程①表示原生质体的制备，要用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞的细胞壁。(2)用于融合的两个细胞，一个是黑芥苗的叶肉细胞，一个是花椰菜的根细胞，其中供体细胞特有的结构是叶绿体，可通过观察叶绿体的有无作为初步筛选杂种细胞的标志。(3)原生质体没有细胞壁的保护，需要加入适宜浓度的甘露醇以保证渗透压的稳定，以避免原生质体吸水或失水；原生质体通过细胞壁再生形成杂种细胞，进而形成愈伤组织。(4)分析再生植株染色体变异类型，需要制片观察再生植株细胞染色体和黑芥苗与花椰菜细胞中的染色体，制作装片的基本程序是解离、漂洗、染色、制片。(5)根据图谱，花椰菜含有碱基对为
300和600的DNA片段，黑芥含有碱基对为1 000、1 300和1 500的片段，再生植株3只含有长度为300和600的片段，与花椰菜一致，1、2、4既含有花椰菜DNA片段，又含有黑芥DNA片段，为杂种植株。(6)对杂种植株接种黑腐病菌，能正常生长的即为具有高抗性的杂种植株。
答案：(1)纤维素酶和果胶酶 (2)叶绿体 (3)防止原生质体吸水和失水 细胞壁 (4)双亲(或花椰菜和黑芥) 解离 漂洗 (5)1、2、4 (6)黑腐病菌
7．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)乙方式通常用射线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________________。 (5)甲、丙两种育种方式与传统杂交育种相比，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，因此常用茎尖组织培养技术获得脱毒苗。(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)茎尖所含病毒较少，甚至不含病毒
(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
(5)能克服不同物种间远缘杂交不亲和的障碍
8．作物育种的方法有多种。请针对图中的两种方法回答问题： 射线新基因选择
方法1 种子――→→新性状植株――→良种
型种子基因导入
方法2 细胞――→愈伤组织→胚状体→种苗
(1)方法1称为________；方法2称为________。
(2)方法1的“新性状植株”不能都作为良种保留，根本原因是 ______________________________________________________。
(3)方法2产生“愈伤组织”的过程，称为细胞的________，它形成“胚状体”的过程可称为________。此方法的基本技术手段可称为________。上述过程证实了已分化的植物体细胞仍具有________性。
(4)两种方法都能获得新品种，共同原因是利用了生物能够产生________变异的特性，但二者的本质区别是方法1利用了________的变异；方法2利用了________的变异。
解析：(1)由分析可知，方法1为诱变育种；方法2为基因工程育种。
(2)由于基因突变是不定向的，且多害少利，所以诱变育种得到的“新性状植株”不能都作为良种保留。
(3)在植物组织培养过程中，先进行脱分化形成愈伤组织，后通过再分化形成胚状体，其利用的原理是植物细胞的全能性。
(4)诱变育种和基因工程育种都利用了生物能够产生可遗传变异的特性，但前者是不定向变异，后者是根据人们的意愿，实现定向变异。
答案：(1)诱变育种 基因工程育种(转基因育种) (2)突变多害少利(突变是不定向的) (3)脱分化 再分化 植物组织培养 全能 (4)可遗传 不定向 人为定向
9．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 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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