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选择性必修三第2章
第1节 植物细胞工程的应用（二）
一、单选题
1．下列关于植物细胞工程技术的叙述，正确的是(　 )
A．植物组织培养过程中可发生基因突变和基因重组
B．单倍体育种和多倍体育种过程都需经过植物组织培养技术
C．利用植物体细胞杂交技术获得杂种植株时，可根据细胞中染色体数目和形态的差异来鉴定杂种细胞
D．培育“番茄—马铃薯”植株的原理是植物组织培养
2．植物组织培养通过快速繁殖等多种途径有效地提高生产效率。快速繁殖植物与常规的营养繁殖比较，其优点是（　　）
A．易产生突变株 B．繁殖速度快
C．季节性生产明显 D．空间利用率低
3．林木遗传育种可较大程度地提高林木产品的产量和质量，所培育出的优良品种可通过植物组织培养技术进行繁殖，从而取得可观的经济效益和生态效益。下列相关叙述错误的是（ ）
A．利用植物组织培养繁殖林木不仅高效、快速，还能保持优良品种的遗传特性
B．植物组织培养过程中，获得突变体时通常用PEG 等化学试剂处理愈伤组织细胞
C．利用植物体细胞杂交技术能打破不同种林木间远缘杂交不亲和的障碍
D．选择林木的茎尖作为外植体进行植物组织培养可获得林木脱毒苗
4．兰州百合栽培过程中易受病毒侵染，造成品质退化。某研究小组尝试通过组织培养技术获得脱毒苗，操作流程如下图。下列叙述正确的是（ ）
A．①为脱分化过程，1号培养基中的愈伤组织是排列规则的薄壁组织团块
B．②为再分化过程，愈伤组织细胞分化时可能会发生基因突变或基因重组
C．3号培养基用于诱导生根，其细胞分裂素浓度与生长素浓度的比值大于1
D．百合分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，可以作为该研究中的外植体
5．中药藿香长期种植会出现种质退化、易感染病虫害等问题。为解决这些问题，研究者对组织培养过程中不同阶段的藿香进行了辐射处理（如图），以期获得性状优良的突变株。下列叙述正确的是（ ）

A．组织培养过程中细胞分裂旺盛，辐射处理易发生定向突变
B．过程①在接种前，外植体常用无水乙醇和次氯酸钠溶液消毒
C．②③④过程添加的植物激素种类、浓度和比例均不相同
D．筛选出目标突变株后可利用植物组织培养技术生产药用成分
6．植物细胞悬浮培养是将单个细胞或细胞团进行液体培养增殖的技术。下列叙述错误的是( )
A．植物细胞悬浮培养的培养基须经无菌处理
B．经纤维素酶和果胶酶充分处理后，植物细胞团分散为单个完整的悬浮细胞
C．为使悬浮细胞正常生长，培养基须保持适当的温度、pH和渗透压
D．利用悬浮培养技术生产次生代谢物，可减少植物资源的消耗
7．辣椒的辣椒素是食品调味料的重要成分之一，辣椒素可通过下图途径获得，下列叙述正确的是（ ）
A．①过程需对外植体进行灭菌以防止后续培养过程中杂菌污染，且有利于获得脱毒苗
B．图中所示的愈伤组织是未分化的有固定形态的薄壁组织团块，具备较强的分裂分化能力
C．若在细胞分离过程中使用盐酸进行解离，则植物细胞继续增殖前需再生细胞壁
D．在脱分化过程中一般不需要光照，在再分化过程中光照可诱导植物形态建成
8．植物细胞悬浮培养技术在生产中已得到应用。某兴趣小组尝试利用该技术培养胡萝卜细胞并获取番茄红素，设计了以下实验流程和培养装置（如图），请同学们进行评议。下列评议不合理的是（ ）

A．实验流程中应该用果胶酶等处理愈伤组织，制备悬浮细胞
B．装置中的充气管应置于液面上方，该管可同时作为排气管
C．装置充气口需要增设无菌滤器，用于防止杂菌污染培养液
D．细胞培养需要适宜的温度，装置需增设温度监测和控制设备
9．肉苁蓉具有较高的药用价值，自然条件下的产量较低，其次生代谢产物苯乙醇苷（PeGs）是主要活性成分。研究人员以外植体诱导出愈伤组织，进一步进行细胞悬浮培养。在不同的初始接种浓度下培养一段时间后，对悬浮培养液的PeGs进行测定，结果如下图所示。下列有关叙述，错误的是（ ）
A．植物细胞培养几乎不受季节、天气等限制，条件可控
B．愈伤组织培养时需用固体培养基，细胞悬浮培养时需用液体培养基
C．若工厂化大量生产PeGs，细胞悬浮培养时就应选择接种细胞的浓度为3.2g·L-1
D．若需进一步了解细胞生成PeGs的能力，则要检测培养后培养液中的细胞密度
10．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
二、多选题
11．如图表示利用棉花叶肉细胞原生质体培养进行遗传改良的过程。下列分析错误的是(　　)
A．①过程需在适宜条件下用纤维素酶和果胶酶的混合物处理
B．②过程能定向诱导原生质体产生具有优良性状的突变
C．通过①③过程叶肉细胞失去了其特有的结构和功能
D．④过程需用适宜配比的生长素和赤霉素处理
12．花粉植株是体细胞遗传研究和突变育种的理想材料。下面是培育四季橘(2n=18)花粉植株的过程示意图,下列有关叙述正确的是(　　)
A.花粉植株培育的原理是花粉粒细胞具有全能性,其技术是植物组织培养
B.过程③是细胞再分化,其根本原因是基因的选择性表达
C.4种培养基均属于固体培养基,其中所含植物激素的种类和比例相同
D.观察处于分裂中期的四季橘花粉植株根尖细胞,可观察到18条染色体
三、非选择题
13. 植物叶肉细胞原生质体的分离和培养的主要过程可用下图所示图解简单表示：
（1）培育胚状体利用了_________________这一项生物技术，培养基中除了含有一定的营养外，还必须含有_______________等植物激素，还需要对培养基进行严格的灭菌。
（2）叶肉细胞经过脱分化形成愈伤组织，愈伤组织再分化形成的胚状体继续培养，则可培育出完整的植株，这体现了_________________________。
（3）从叶片的叶肉细胞到获得胚状体的过程中，需要经过 ________。①无丝分裂②有丝分裂③减数分裂④原代培养⑤传代培养⑥植物体细胞杂交⑦细胞融合⑧脱分化⑨再分化
A．①④⑤⑦⑧ B．②④⑤⑥⑧⑨ C．②⑧⑨ D．③⑥⑧⑨
（4）从图解可知，需要在培养基中加入激素调整细胞分裂分化的是________（用字母a～e回答）阶段，若为了获得三七的细胞产物，则只需培养到__________________。
14．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。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”），不选另外一个部位的理由是 。
（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，外植体经脱分化形成愈伤组织，愈伤组织是一团 。从脱分化到再分化需要更换新的培养基，原因是 。
（3）马铃薯栽培种的抗病性和抗逆性较差，野生马铃薯种的抗病性和抗逆性较好。利用野生马铃薯种，通过细胞工程改进马铃薯栽培种品质的思路是
。
（4）为提高植物组织培养的成功率，避免微生物污染，在植物组织培养时，应从
（至少答出2点）等方面制定措施，减少污染。
15．紫杉醇是从红豆杉中提取的一种高效抗癌的药物，虽然能造福人类，但却为濒危的红豆杉带来灭顶之灾。为取代从天然植株中提取紫杉醇的方式，可进行细胞产物工程化生产，其过程为：获取红豆杉外植体→消毒→诱导愈伤组织→细胞培养→提取紫杉醇。请回答下列问题：
（1）紫杉醇是存在于红豆杉属植物体内的一种 代谢物，可利用 技术实现其工业化生产。
（2）获得愈伤组织这一过程对光照的要求是 。研究发现用幼嫩茎段比成年老枝更易产生愈伤组织，且时间早，诱导率高，原因是 。
（3）用少量果胶酶处理愈伤组织获取单细胞，在 （固体、液体或半固体）培养基中进行培养，可有效提高紫杉醇的产量。据下图分析，为获得最大紫杉醇总产量，最适合的2，4－D浓度应为 （填“0.5”、“1.0”或“2.0”）mg/L。
注：生长速率＝每天每升培养基中增加的细胞干重克数
（4）多倍体愈伤组织细胞产生的次生代谢产物量常高于二倍体。 若愈伤组织细胞（2n）经诱导处理后，观察到染色体数为8n的细胞，最合理的解释是 。
（5）与从天然植株中提取相比，利用上述技术生产紫杉醇的重要意义是 （答出两点）。
一、单选题
1．【答案】C 【解析】A、植物组织培养过程中细胞通过有丝分裂方式增殖，可以发生基因突变，但不会发生基因重组，A错误；B、单倍体育种先利用植物组织培养技术(如花药离体培养等)诱导产生单倍体植株，再通过某种手段使染色体组加倍(如用秋水仙素处理)，从而使植物恢复正常染色体数，多倍体育种常用的有效方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，使其染色体数目加倍，不需要植物组织培养技术，B错误；C、不同种植物的细胞所含染色体的种类和数目是不同的，故可以根据细胞中染色体的形态和数目的差异来鉴定杂种细胞，C正确；D、培育“番茄—马铃薯”植株的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性，D错误。
2．【答案】B 【解析】植物微型繁殖是快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，与常规的种子繁殖方法相比，这种微型繁殖技术的特点有：保持优良品种的遗传特性，高效快速地实现种苗的大量繁殖，B正确，ACD错误。故选B。
3．【答案】B 【解析】A、植物组织培养是一项无性繁殖技术，植物组织培养不仅可以高效、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，A正确；B、PEG 是促进细胞融合的常用化学试剂，一般不用于诱导基因突变，B错误；C、植物体细胞杂交是指将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术，植物体细胞杂交技术能打破远缘杂交不亲和的障碍，C正确；D、茎尖分生区病毒极少，甚至无病毒，脱毒苗的培育常利用茎尖作为外植体，D正确。故选B。
4．【答案】D 【解析】A、在脱分化过程中，1号培养基中的愈伤组织是排列不规则的薄壁组织团块，A错误；B、愈伤组织细胞分化时可能会发生基因突变，但基因重组发生在减数分裂过程中，而愈伤组织细胞的分化过程是有丝分裂，所以不会发生基因重组，B错误。C、3号培养基用于诱导生根，其细胞分裂素浓度与生长素浓度的比值应该小于1，C错误；D、百合分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，因此可以作为该研究中的外植体，D正确；故选D。
5．【答案】D 【解析】A、植物组织培养过程中细胞分裂旺盛，辐射处理易发生突变，但突变是不定向的，A错误；B、消毒通常使用体积分数为70%的酒精，不用无水乙醇，B错误；C、②③④过程添加的植物激素种类相同，但浓度和比例不同，C错误；D、筛选出目标突变株后可利用植物组织技术进行细胞产物的工厂化生产，培养生产药用成分，D正确。故选D。
6．【答案】B 【解析】A、体外培养植物细胞时，必须保证环境是无菌、无毒的，即需要对培养液和所有培养用具进行灭菌处理以及在无菌环境下进行操作，A正确；B、植物细胞细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，植物细胞经纤维素酶和果胶酶充分处理后，获得的是原生质体，而不是完整的细胞，B错误；C、悬浮细胞的正常生长需要适当的温度、pH和渗透压等条件，故C正确；D、由于植物细胞的次生代谢物含量很低，从植物组织提取会大量破坏植物资源，利用悬浮培养技术生产植物细胞的次生代谢物，可减少植物资源的消耗，D正确。
7．【答案】D 【解析】A、①过程需对外植体进行消毒以防止后续培养过程中杂菌污染，且有利于获得脱毒苗，A错误；B、愈伤组织是一团没有特定结构和功能，排列疏松而无规则，高度液泡化的呈无定形状态的薄壁组织团块。愈伤组织是由外植体脱分化形成，它要经过再分化形成植物个体，因此愈伤组织是未分化的，具有分裂分化能力，B错误。C、盐酸会杀死细胞，不能用盐酸分离细胞，C错误；D、在脱分化过程中一般不需要光照，利于形成愈伤组织，再分化过程中光可诱导叶绿素的合成，可诱导植物形态建成，D正确。故选D。
8．【答案】B 【解析】A、植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，欲利用愈伤组织制备悬浮细胞，可用纤维素酶和果胶酶进行处理愈伤组织，A正确； B、装置中的充气管应置于液面下方，以利于培养液中的溶氧量的增加，该管不能同时作为排气管，B错误；C、为了防止杂菌污染培养液，装置充气口需要增设无菌滤器，C正确； D、细胞培养时需要保证适宜的温度，因此装置需增设温度监测和控制设备，D正确。故选B。
9．【答案】C 【解析】A、植物细胞培养使用人工配制的培养液，可以人为控制其生长环境，故植物细胞培养几乎不受季节、天气等限制，条件可控，A正确；B、愈伤组织培养时需用固体培养基，细胞悬浮培养时需用液体培养基，有利于细胞增殖，B正确；C、若工厂化大量生产PeGs，细胞悬浮培养时选择接种细胞的浓度应在2.4至4.0g·L-1之间设置梯度浓度找到最适浓度，C错误；D、若需进一步了解细胞生成PeGs的能力，细胞密度若过大影响其产量，因此要检测培养后培养液中的细胞密度，D正确。故选C。
10．【答案】C 【解析】利用植物体细胞杂交的方法可将不同种的植物优势集中到同一植物上，A正确；基因工程技术能克服远缘杂交不亲和的障碍，定向的改造生物的遗传特性，可行，B正确；甲、乙两种植物存在远缘杂交不亲和的障碍，一般不能杂交，即使杂交形成的后代是不可育的，不可行，C错误；诱导两种植物的花粉融合培育成幼苗，再用秋水仙素处理幼苗，形成可育后代，筛选出目的植株，D正确。故选C
二、多选题
11．【答案】BD 【解析】①表示去壁过程，细胞壁的化学成分主要是纤维素和果胶，需在适宜条件下用纤维素酶和果胶酶的混合物处理，A正确；②过程是对原生质体进行诱变处理，促使其发生基因突变，产生的变异是不定向的，需要经过筛选才可能获得具有优良性状的突变体，B错误；③过程是脱分化，就是让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化的细胞的过程，C正确；④表示再分化过程，决定植物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，D错误。
12．【答案】AB 【解析】A、将花粉粒培育成单倍体植株的原理是花粉粒细胞具有全能性，其技术是植物组织培养，A正确；B、由愈伤组织到丛芽的过程是再分化，其根本原因是基因的选择性表达，B正确；C、题图中4种培养基的差异主要表现在植物激素的种类和比例，C错误；D、观察处于分裂中期的四季橘花粉植株根尖细胞，可观察到9条染色体，D错误。
三、非选择题
13. 【答案】（1）植物组织培养 细胞分裂素、生长素
（2）植物细胞全能性
（3）C
（4） c，d 愈伤组织
【解析】
（1）胚状体是指在细胞、组织或器官的离体培养中，通过体细胞或性细胞未经受精而分化出与合子胚相似的胚胎，培育胚状体需要利用植物组织培养技术；植物组织培养的培养基中必须含有生长素和细胞分裂素等你植物激素。
（2）叶肉细胞将经过脱分化形成愈伤组织，愈伤组织再分化形成的胚状体继续培养，则可培育出完整的植株，体现了植物细胞的全能性。
（3）从叶片的叶肉细胞经过脱分化形成愈伤组织，再经过再分化才能获得胚状体，该过程中细胞通过有丝分裂方式增殖，此过程中有②⑧⑨，C正确。故选C。
（4）决定植物脱分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例，所以图中需要在培养基中加入激素调整细胞分裂分化的是c、d阶段；若为了获得三七的细胞产物，则只需培养到愈伤组织。
14．【答案】(1)茎尖 叶细胞带病毒(或病毒载量大)，细胞的全能性低
(2)具有分生能力（高度液泡化）的薄壁细胞　 诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同
(3)将野生马铃薯种细胞与马铃薯栽培种细胞融合为杂种细胞，利用植物组织培养技术将其培育成植株
(4)外植体消毒、培养基及器械灭菌、实验人员无菌操作　
【解析】（1）培育脱毒马铃薯时，外植体宜选用茎尖，不选用叶片，理由是茎尖细胞全能性高，且其中几乎不含病毒，而叶肉细胞带病毒(病毒载量大)、细胞的全能性低。
（2）经脱分化形成的愈伤组织是一团具有分生能力(高度液泡化)的薄壁细胞。由愈伤组织重新分化为根和芽的再分化过程，需要生长素和细胞分裂素的特定浓度比例，与之前形成愈伤组织的培养基不同，故需要更换新的培养基。
（3）由于传统杂交存在不亲和性，因此需要通过植物体细胞杂交将马铃薯野生种细胞与马铃薯栽培种细胞融合成杂种细胞，然后经植物组织培养形成植株。
（4）避免微生物污染、优化培养条件可提高植物组织培养的成功率。在植物组织培养时，应从外植体消毒、培养基及器械灭菌、实验人员无菌操作等方面制定措施，减少污染。
15．【答案】(1)次生 植物细胞培养
(2)避光 幼嫩茎段细胞分化程度低
(3)液体 1.0
(4)经加倍到4n的细胞处于有丝分裂后期
(5)提高了紫杉醇的产量；保护了红豆杉资源
【解析】（1）紫杉醇是存在于红豆杉属植物体内的一种次生代谢物，主要存在于紫杉的树皮和树叶中，具有高抗癌活性，现在已被广泛应用于乳腺癌等癌症的治疗，可通过植物细胞工程技术（植物细胞培养技术）获得紫杉醇。
（2）一般在遮光的条件下通过脱分化获得愈伤组织。幼嫩茎段细胞分化程度低，所以幼嫩茎段比成年老枝更易产生愈伤组织，且时间早，诱导率高。
（3）可用少量纤维素（或果胶）酶处理愈伤组织，获取单细胞或小细胞团，在液体培养基中进行悬浮培养，可有效提高紫杉醇的产量。据下图分析，2，4－D浓度应为1.0mg/L和2.0mg/L的紫杉醇含量差异不大，但是1.0mg/L时细胞的生长速率大，所以为获得最大紫杉醇总产量，最适合的2，4－D浓度应为1.0mg/L。
（4）若愈伤组织细胞（2n）经诱导处理后染色体数为4n，若细胞处于有丝分裂后期，则观察到染色体数为8n。
（5）利用植物细胞工程生产紫杉醇提高了紫杉醇的产量，同时还保护了红豆杉资源。

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