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2.1植物细胞工程——高二生物学人教版（2019）选择性必修三同步课时作业
一、单选题
1．如图是“番茄（2n-24）—马铃薯（2n=24）”杂种植株的培育过程，其中①～⑤表示过程，字母表示细胞、组织或植株。下列相关叙述正确的是( )
A.过程①是在蒸馏水中用纤维素酶和果胶酶处理细胞获得原生质体
B.过程②可以用灭活的病毒诱导细胞膜上的蛋白质和脂质分子重排
C.经过PEG处理的融合体系中，所有细胞中都含有48条染色体
D.杂种植株不能同时结番茄和马铃薯可能与基因的表达相互干扰有关
2．细胞融合不仅在自然条件下常见，在现代生物技术中也被经常应用。下图为细胞融合的简略过程，下列说法正确的是( )
A.细胞融合过程都涉及膜的流动性，常用聚乙二醇、电激等进行促融处理
B.若细胞a、b分别取自优良奶牛，则采集的卵母细胞和精子可直接体外受精
C.若细胞a、b分别代表白菜、甘蓝细胞，则完成融合的标志为核的融合
D.若细胞d是杂交瘤细胞，则在选择性培养基中筛选后即可大规模培养生产单抗
3．利用“细胞农业”技术（即通过细胞扩大培养形成产物）已成功培育出“人造咖啡”，其含有咖啡因、单宁酸等植物基本生命活动的非必需物质。下列相关叙述，错误的是( )
A.“人造咖啡”培育过程需用PEG、灭活的病毒诱导原生质体融合
B.“细胞农业”技术培育“人造咖啡”可减少对森林的大面积砍伐
C.“人造咖啡”的生产过程中可采用液体悬浮培养，以增加其产量
D.“人造咖啡”中的咖啡因与单宁酸属于植物细胞的次生代谢产物
4．下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是( )
A.菊花茎段培养前需用适宜浓度的酒精和次氯酸钠的混合液消毒
B.菊花组织培养的全过程都要在有光条件下进行
C.切取幼嫩的菊花茎段进行培养是因为该部位容易诱导形成愈伤组织
D.组培苗常移植到蛭石中锻炼是因为蛭石带菌量低且营养丰富
5．辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域，其获得途径如图所示。下列叙述正确的是( )
A.实现①过程的前提是外植体细胞发生基因突变
B.①过程受外源激素的调控，②过程受内源激素的调控
C.用成熟的根、茎进行组织培养可获得脱毒苗，提高作物的产量和品质
D.通过细胞培养获得辣椒素的过程可不需要实现细胞的全能性
6．“白菜一甘蓝”是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长期短、耐热性强和易于储藏等优点。下图是“白菜一甘蓝”杂种植株的培育过程。以下说法不正确的是( )
A.用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁时，酶溶液的渗透压略大于细胞液
B.“白菜一甘蓝”培养过程中，要用到不同浓度的细胞分裂素和生长素
C.“白菜一甘蓝”相对于白菜、甘蓝，发生了染色体变异，不具有可育性
D.植物体细胞杂交打破了不同种生物之间的生殖隔离
7．下列有关植物组织培养的叙述，错误的是( )
A.创伤可以使静止的高度分化细胞进行分裂，形成愈伤组织
B.培养基中添加激素的种类和含量会影响植物细胞发育的方向
C.同种植物的不同基因型个体的细胞全能性表达程度会大不相同
D.一株植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因可能不同
8．利用两种二倍体烟草培育四倍体烟草的过程如下图所示。有关叙述正确的是( )
A.a过程常用纤维素酶、果胶酶和胶原蛋白酶处理去除细胞壁
B.b过程常用的方法有电融合、离心、PEG或灭活的病毒诱导法
C.与二倍体烟草相比，四倍体烟草茎秆粗壮，结实率高、果实大
D.四倍体烟草的培育成功打破了生殖隔离，实现了远缘杂交育种
9．紫草富含一种红色的次生代谢物——紫草宁，具有抗菌、消炎的功效。科研人员利用紫草新生的营养芽经过脱分化获得愈伤组织，再使用液体培养基进行细胞悬浮培养，以获得大量紫草宁。下列和关叙述正确的是( )
A.作为外植体的营养分需要进行高温灭菌处理
B.愈伤组织悬浮振荡培养时加入胰蛋白酶有利于分散成单细胞
C.获取紫草宁是利用了植物细胞增殖的原理
D.紫草宁是紫草生长和生存所必需的物质
10．非对称细胞融合技术是指利用射线照射某原生质体，破坏其细胞核；用蕊香红6G处理另一原生质体，使其细胞质失活，然后诱导两原生质体融合。研究者利用该技术获得了抗三嗪类除草剂（芸苔叶绿体基因控制）的萝卜新品种。下列说法错误的是( )
A.用纤维素酶和果胶酶处理两种植物的组织细胞获得原生质体
B.用射线照射芸苔原生质体，用蕊香红6G处理萝卜原生质体
C.可用聚乙二醇、灭活的病毒、电激等方法诱导原生质体融合
D.融合后的原生质体必须经过筛选才可获得杂种细胞的原生质体
11．科研人员利用野生型清水紫花苜蓿和里奥百脉根为材料培育抗鼓胀病的新型牧草，主要流程如图所示。下列说法错误的是( )
注：R-6G可阻止线粒体的功能；IOA可抑制植物细胞呼吸第一阶段
A.将两种细胞分别置于略高于细胞液浓度的液体环境下，有利于去除细胞壁获得两种植物的原生质体
B.过程①成功完成的标志是细胞核完成融合
C.异源融合体因代谢互补可恢复生长并获得再生能力
D.图示技术可打破生殖隔离，实现远缘杂交育种
12．大豆叶片细胞的细胞壁被酶解后，可获得原生质体。以下对原生质体的叙述错误的是( )
A.制备时需用纤维素酶和果胶酶
B.膜具有选择透过性
C.可再生出细胞壁
D.失去细胞全能性
13．野生铁皮石斛是名贵的中药，因过度利用被列为国家重点保护植物。某科研团队利用植物细胞工程技术进行了种苗培育和有效物质工厂化生产的研究。下列叙述正确的是( )
A.愈伤组织再分化形成的芽产生的生长素会抑制愈伤组织生根
B.对外植体消毒时，需将适宜浓度的酒精和次氯酸钠混合后使用
C.组织培养的培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入并阻止瓶内外的气体交换
D.石斛脱分化的过程中受基因选择性表达的调控
14．为培育繁殖周期快、高产人参皂苷的杂种植物，研究人员将人参和胡萝卜的原生质体进行融合，并检测了原生质体密度对电融合率的影响，结果如表。下列说法错误的是( )
原生质体密度（1：1混合） 0.5×105个/mL 2×105个/mL 5×105个/mL 10×105个/mL
融合率（%） 18.6 35.8 29.2 23.6
A.利用纤维素酶和果胶酶进行去壁处理获得原生质体
B.原生质体密度过高或过低均不利于原生质体的融合
C.融合后的原生质体直接进行脱分化形成愈伤组织
D.对杂种植株需进行生长速度和人参皂苷含量的检测
15．科学家用紫外线照射板蓝根原生质体，使其部分染色体丢失，将处理后的板蓝根原生质体与油菜原生质体融合，培育出了只含一条板蓝根染色体和油菜全部染色体的非对称杂种植株，该过程运用了非对称细胞融合技术。下列说法正确的是( )
A.非对称细胞融合技术提高了植物细胞的全能性，属于细胞工程
B.非对称细胞融合技术降低了不同物种间基因表达的干扰程度
C.原生质体由细胞膜、液泡膜及两者之间的细胞质组成
D.融合原生质体需放在无菌水中培养，以防杂菌污染
二、多选题
16．下列有关植物体细胞杂交的说法，正确的是( )
A.获得原生质体的过程中需要纤维素酶和淀粉酶
B.通常用聚乙二醇和灭活病毒诱导融合原生质体
C.利用植物体细胞杂交可以获得某种单倍体植株
D.可以根据细胞内染色体的数目来鉴定杂种细胞
17．紫草宁是从紫草细胞中提取的一种药物，具有抗菌、消炎和抗肿瘤等功效，可以采用图中所示不同的技术流程获取紫草宁。下列说法错误的是( )
A.紫草宁是紫草细胞产生的一种次生代谢物
B.过程①属于脱分化，脱分化使细胞的全能性增强
C.过程②中的生长素/细胞分裂素用量的比值等于1
D.过程③中可用纤维素酶和果胶酶处理以获得悬浮细胞
三、读图填空题
18．下图是研究人员培育“番茄—马铃薯”杂种植株的过程，请分析并回答相关问题：
（1）培育“番茄—马铃薯”的植物细胞工程技术称为______________，其理论基础是______________。
（2）①过程常用______________除去植物细胞的细胞壁，②过程的原理是______________。
（3）完成③过程的主要细胞器是______________。
（4）将杂种细胞培育成试管苗经历的过程④和过程⑤分别称为______________和______________。
19．现有染色体数目相同的两种二倍体植物A和B，某研究小组拟培育同时具有两者优良特性的新型植物，实验流程如图所示。
（1）过程①用________________酶去除细胞壁，获得具有活力的原生质体。
（2）在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察，根据细胞膜表面的荧光的不同可观察到______________种不同的原生质体，杂种细胞培育成的“A—B”植株为______________倍体。
（3）若A与B有性杂交的后代是不育的，杂种植物“A—B”是____________的。（填“可育”或“不育”）
20．科学家用植物体细胞杂交技术，将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合，成功地培育出了“番茄—马铃薯”杂种植株，培育过程如下图所示，其中①～⑤表示过程，a～f表示细胞、组织或植株。据图回答下列问题：
(1)在植物体细胞杂交技术中，过程①常用______________酶处理植物细胞以除去细胞壁。
(2)过程②表示__________，依据的生物学原理是_______________________。
(3)与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器是_________。
(4)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，依据的原理是________，其中___________过程④表示______过程，过程⑤涉及的细胞分裂方式为。
(5)若番茄细胞内含m条染色体，马铃薯细胞内含n条染色体，则“番茄—马铃薯”杂种植株的体细胞内含______条染色体；若由杂种细胞培育成的“番茄—马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培养得到的植株为几倍体？_____。
(6)如果形成c的原生质体a、b来源于同一株番茄，那么更常用且有效地得到番茄植株f的处理方法是_______________________。
参考答案
1．答案：D
解析：A、过程①是在等渗溶液中用纤维素酶和果胶酶处理细胞获得原生质体，A错误； B、过程②可以用物理方法或化学方法诱导细胞膜上的蛋白质和脂质分子重排，B错误;C、经过PEG处理的融合体系中，会发生染色体的丢失，有的会出现3个细胞融合在一起，所以并不是所有细胞中都含有48条染色体，C错误； D、生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，马铃薯与番茄的基因可能相互影响，进而影响了植株的发育情况，D正确。
故选D。
2．答案：A
解析：A、利用生物膜的结构特点——流动性，使用电激、PEG、灭活的仙台病毒等方法都能诱导细胞融合，A正确；B、精子获能后才能与培养成熟的卵细胞融合，完成受精作用，B错误；C、植物细胞融合完成的标志是再建新的细胞壁，C错误；D、单克隆抗体的制备过程中需要进行两次筛选，第一次选择性培养基筛选得到的是杂交瘤细胞，第二次单孔培养基筛选才能得到产生单一抗体的杂交瘤细胞，D错误；故选A。
3．答案：A
解析：A、根据题意，利用“细胞农业”技术（即通过细胞扩大培养形成产物）培育“人造咖啡”运用的是植物细胞培养技术，未体现细胞的全能性，A错误； B、利用“细胞农业”技术培育“人造咖啡”可以不用种植咖啡树便能产生咖啡因，可减少对森林的大面积砍伐，B正确； C、植物细胞液体培养基可以使细胞在其中悬浮，获得更好的营养和生长环境，所以“人造咖啡”的生产过程中可采用液体悬浮培养，以增加其产量，C正确； D、植物次生代谢产物是由次生代谢产生的一类细胞生命活动或植物生长发育正常运行的非必需的小分子有机化合物，咖啡因与单宁酸属于植物细胞的次生代谢产物，D正确。
故选：A。
4．答案：C
解析：流水冲洗后的外植体先用酒精消毒，无菌水清洗后再用次氯酸钠消毒，A错误；诱导愈伤组织期间一般不需要光照，B错误；幼嫩的菊花茎段分裂旺盛，容易诱导形成愈伤组织，C正确；移植到蛭石中炼苗主要是因为蛭石保水透气，可优化土壤结构，有利于植物根系的生长和小苗的稳定发育，D错误。故选C。
5．答案：D
解析：脱分化过程的实质是细胞恢复分裂分化能力的过程，不要求外植体细胞发生基因突变，A错误；脱分化和再分化过程都是外源激素和内源激素共同调控的结果，B错误；植物顶端分生区附近(如茎尖)的病毒极少，甚至无病毒，才可用来培养脱毒苗，C错误；可通过细胞培养得到高产细胞系，进而提取辣椒素，D正确。
6．答案：C
解析：植物体细胞杂交的去壁过程，需要将植物组织置于含纤维素酶和果胶酶的等渗溶液中，或略大于细胞液渗透压，否侧原生质体可能吸水涨破，A正确；杂种细胞组织培养形成杂种植物，需用不同浓度的细胞分裂素和生长素诱导，B正确；“白菜一甘蓝”相对于白菜、甘蓝，发生了染色体数目变异，属于异源四倍体，可育，C错误；有性杂交不能突破生殖隔离，需在同一物种的雌雄个体之间进行，而植物体细胞杂交打破了这个障碍，D正确。
7．答案：A
解析：分化细胞的脱分化需要两个条件，即创伤和外源激素，A错误；植物组织培养过程中细胞分裂素和生长素的比例不同，愈伤组织分化的方向也不同，B正确；因遗传组成差异，同种植物的不同基因型个体的细胞全能性表达程度会大不相同，C正确；同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因可能不同，如花药壁细胞和花粉细胞经培养获得的愈伤组织基因组成不同，D正确。
8．答案：D
解析：A、a过程常用纤维素酶、果胶酶处理去除细胞壁，获得原生质体，A错误； B、b过程常用的方法有电融合、离心、PEG方法进行诱导两个细胞融合，B错误； C、与二倍体烟草相比，四倍体烟草茎秆粗壮，果实大，四倍体可能表现为生育期延迟的现象，因而可能表现为结实率低，或不结实的特征，C错误； D、四倍体烟草的培育成功打破了生殖隔离，实现了远缘杂交育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势，D正确。
故选：D。
9．答案：C
解析：A、对紫草新生的营养芽进行消毒后可作为外植体，彻底灭菌会使外植体失活，A错误； B、紫草宁为植物细胞，应用纤维素酶或果胶酶处理，B错误； C、获取紫草宁的技术为植物细胞培养，其原理是细胞增殖，C正确； D、紫草宁是次生代谢物，次生代射物不是植物生长和生存所必需的物质，D错误。
故选：C。
10．答案：C
解析：A、植物细胞壁的主要成分为纤维素和果胶，根据酶的专一性，用纤维素酶和果胶酶处理两种植物的组织细胞获得原生质体，A正确；B、结合题干“非对称细胞融合技术是指利用射线照射某原生质体，破坏其细胞核；用蕊香红6G处理另一原生质体，使其细胞质失活”、“芸苔叶绿体基因控制”以及叶绿体位于细胞质中可知，用射线照射芸苔原生质体（保证细胞质中叶绿体的活性），用蕊香红6G处理萝卜原生质体，B正确；C、可用聚乙二醇、电激等方法诱导原生质体融合，灭活的病毒用于诱导动物细胞的融合，C错误；D、植物原生质体的融合是随机的，融合后的原生质体必须经过筛选才可获得杂种细胞的原生质体，D正确。故选C。
11．答案：B
解析：A、植物细胞壁的成分主要是纤维素和果胶，利用纤维素酶和果胶酶可去除植物细胞壁制备原生质体，同时为避免原生质体吸水涨破，可在略高渗透压环境下进行，A正确；
B、过程①成功完成的标志是细胞壁的生成，B错误；
C、细胞生长发育需要一定的营养物质，异源融合体因代谢互补可恢复生长并获得再生能力，C正确；
D、图示技术是植物体细胞杂交技术，该技术可打破生殖隔离，使远缘杂交成为可能，D正确。
故选B。
12．答案：D
解析：A、大豆叶片细胞是植物细胞，具有细胞壁，其细胞壁的成分是纤维素和果胶，所以制备原生质体，需用纤维素酶和果胶酶进行处理，A正确；B、生物膜的功能特点是具有选择透过性，所以膜具有选择透过性，B正确；C、原生质体可以再生出新的细胞壁，C正确；D、分离出的原生质体具有全能性，可用于植物体细胞杂交，为杂种植株的获得提供了理论基础，D错误。故选D。
13．答案：D
解析：A、愈伤组织再分化形成的芽产生的生长素会促进愈伤组织生根，A错误;B、对外植体消毒，先用70%乙醇，再用无菌水清洗，再用5%次氯酸钠消毒处理，最后再用无菌水清洗，B错误;C、培养瓶用专用封口膜封口的目的是防止杂菌污染，并不影响气体交换，C错误;D、已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞的过程叫脱分化，石斛脱分化的过程受基因选择性表达的调控，D正确。故选D。
14．答案：C
解析：A、植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，根据酶的专一性，利用纤维素酶和果胶酶进行去壁处理获得原生质体，A正确；
B、由表格数据分析可知，密度过低和密度过高融合率都不高，说明原生质体密度过高或过低均不利于原生质体的融合，B正确；
C、融合后的原生质体经过细胞壁再生，进而脱分化形成愈伤组织，C错误；
D、该实验目的是为培育繁殖周期快、高产人参皂苷的杂种植物，因此实验过程中对杂种植株需进行生长速度和人参皂苷含量的检测，D正确。
故选C。
15．答案：B
解析：A、非对称融合过程中部分染色体丢失（断裂），所以会降低植物细胞的全能性，A错误；
B、非对称融合过程中部分染色体丢失，从而降低了不同物种间基因表达的干扰程度，B正确；
C、原生质体是用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁后的植物细胞，而由细胞膜、液泡膜及两者之间的细胞质组成的结构称为原生质层，C错误；
D、原生质体放在无菌水中会吸水涨破，应放到等渗的溶液中，保持原生质体的完整性，D错误。
16．答案：D
解析：A、植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，根据酶的专一性可知，获得原生质体的过程中需要纤维素酶和果胶酶，A错误；
B、通常用聚乙二醇诱导原生质体融合，灭活的病毒只能用于诱导动物细胞融合，B错误；
C、利用植物体细胞杂交可以获得某种多倍体植株，即异源多倍体植株，C错误；
D、杂种细胞应该含有两种生物的染色体，因此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正确。
故选D。
17．答案：C
解析：A、紫草宁是紫草细胞产生的一种次生代谢物，植物次生代谢物是由植物次生代谢产生的一类非必需的小分子有机化合物，A正确； B、过程①属于脱分化，脱分化的细胞失去了组织特异性，脱分化使细胞的全能性增强，B正确； C、过程②是诱导生根，培养基中的生长素/细胞分裂素用量的比值大于1，C错误； D、植物细胞壁的主要成分为纤维素和果胶，所以悬浮培养时，可以利用纤维素酶和果胶酶（酶的专一性）处理将植物细胞分散开，D正确。
18．答案：（1）植物体细胞杂交；植物细胞的全能性
（2）纤维素酶和果胶酶；细胞膜的流动性
（3）高尔基体
（4）脱分化；再分化
解析：(1)培育“番茄-马铃薯”的植物细胞工程技术称为植物体细胞杂交,涉及细胞融合和植物组织培养技术,其理论基础是细胞的全能性。
(2)细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,酶具有专一性,因此①过程常用纤维素酶和果胶酶除去植物细胞的细胞壁,②过程是原生质体的融合,原理是细胞膜的流动性。
(3)③是再生细胞壁的过程,高尔基体与细胞壁的形成有关,因此完成③过程的主要细胞器是高尔基体。
(4)④是脱分化形成愈伤组织,⑤是再分化形成胚状体。
19．答案：（1）纤维素和果胶
（2）3；四
（3）可育
解析：（1）过程①去除细胞壁时，常用纤维素酶和果胶酶。
（2）在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察，根据细胞膜表面的荧光的不同可观察到3种不同的原生质体，分别是A细胞所带的红色荧光，B细胞所带的绿色荧光以及融合后的杂种细胞所带的红色、绿色荧光。所以当观察到细胞表面有红色和绿色两种荧光时，可判断该原生质体是由植物A和植物B融合而成的；杂种细胞培育成的“A-B”植株为四倍体（2+2）。
（3）虽然A与B有性杂交的后代是不育的，但是杂种植物“A-B”是可育的，造成这种差异的原因是在减数分裂过程中，前者染色体联会异常，而后者染色体联会正常。
20．答案：(1)纤维素酶和果胶
(2)诱导原生质体融合；细胞膜具有流动性
(3)高尔基体
(4)植物细胞的全能性；脱分化；有丝分裂
(5)m＋n单倍体
(6)用适宜浓度的秋水仙素处理萌发的番茄种子或幼苗
解析：(1)由图可知,过程①为用纤维素酶和果胶酶处理两种植物细胞以除去细胞壁,得到原生质体。
(2)过程②表示诱导原生质体融合,依据的生物学原理是细胞膜具有一定的流动性。
(3)过程③是杂种细胞再生出细胞壁,在此过程中高尔基体起重要作用。
(4)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中,依据的原理是植物细胞的全能性,图中过程④表示脱分化,过程⑤表示再分化,在过程⑤中细胞进行有丝分裂。
(5)植物体细胞杂交得到的杂种细胞中染色体数目是两融合细胞中染色体数目之和;若培育成的杂种植株是四倍体,则该杂种植株的花粉经离体培养得到的植株是单倍体,因为由配子(如花粉)发育而来的个体都是单倍体。
(6)利用同一株植物的体细胞融合得到的植株是同源多倍体,更常用且有效的方法是利用适宜浓度的秋水仙素处理萌发的植物种子或幼苗。

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