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2.1.2植物细胞工程的应用（分层作业）
基础巩固+能力提升+拓展培优 三维训练
（限时：20min）
知识点1 植物繁殖的新途径
1．下列属于植物的快速繁殖技术的是（ ）
A．用兰花的芽尖组织培育兰花幼苗
B．水稻种子萌发并长成新个体
C．扦插的葡萄枝长成新个体
D．柳树芽发育成枝条
【答案】A
【解析】A、茎尖不带病毒，故采用茎尖组织培养技术来脱毒苗，A正确；
B、水稻种子萌发并长成新个体属于自然生长过程，不需要植物组织培养技术，B错误；
C、扦插的葡萄枝长成新个体属于营养繁殖，不需要植物组织培养技术，C错误；
D、柳树芽发育成枝条，为芽的发育过程，不需要植物组织培养技术，D错误。
故选A。
2.农业生产中常用栽种蒜瓣（大蒜的鳞茎）的方式对大蒜进行繁殖，长此以往会导致大蒜体内积累多种病毒，造成产量、品质下降等问题。某科研小组设计了如图所示的生产流程。下列叙述正确的是（　　）
A．图示生产流程利用了植物细胞具有全能性的原理
B．对茎尖进行消毒处理是为了减少茎尖组织中的病毒
C．①②过程中使用不同培养基是为了及时清除代谢废物
D．获得的试管苗几乎不含病毒，可直接移栽至大田
【答案】A
【解析】A、植物组织培养技术的原理是植物细胞的全能性，脱毒苗的培育需要将细胞培养成完整植株，故利用了细胞的全能性，A正确；
B、对茎尖进行消毒处理的目的是杀灭茎尖表面的微生物，防止微生物污染培养过程；而减少茎尖组织中的病毒需通过选择几乎不含病毒的茎尖分生组织，并非消毒处理的作用，B错误；
C、①过程为脱分化，②过程为再分化。这两个过程使用不同培养基的主要原因是培养基中植物激素的比例不同：脱分化需诱导细胞脱分化，再分化需诱导细胞分化出芽和根。清除代谢废物并非使用不同培养基的目的，C错误；
D、获得的试管苗虽几乎不含病毒，但由于其在无菌环境中培养，根系不发达、抗逆性差，直接移栽至大田易因水分、养分吸收不足或环境不适而死亡。需先在温室中进行炼苗，再移栽，D错误。
故选A。
3．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（ ）
茎尖大小 外植体数/个 分化苗数/苗 脱毒苗数/苗
小于0.3 mm 20 1 1
0.3～0.5 mm 20 10 7
大于0.6 mm 20 13 4
A．在不同的培养阶段，培养基中生长素和细胞分裂素的比例不同
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．0.3～0.5 mm的茎尖最有利于获得抗病毒的特性
【答案】A
【解析】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高时，利于根的分化，比例低时，利于芽的分化，A正确；
B、脱分化过程中不需要光照，不能进行光合作用，B错误；
C、培育脱毒苗时依据的原理是细胞的全能性，C错误；
D、0.3～0.5 mm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。
故选A。
4．阳光玫瑰葡萄香气浓郁，甜度较高，深受人们的喜爱。但在种植过程中易受病毒感染，导致产量低、品质差。利用阳光玫瑰脱毒苗通过组织培养技术能生产出无病毒、健康、高产的阳光玫瑰植株。下列叙述正确的是（　　）
A．阳光玫瑰植株分生区含病毒极少，从此处取材易获得脱毒苗
B．一般采用高压蒸汽对培养基、外植体及镊子等进行灭菌处理
C．诱导形成愈伤组织的过程中要提供光照和植物激素
D．植物组织培养技术不同阶段使用的培养基种类相同
【答案】A
【解析】A、植物分生区细胞分裂旺盛，病毒在植物体内分布不均，分生区细胞通常含病毒极少或没有，因此取材分生区易获得脱毒苗，A正确；
B、培养基需高压蒸汽灭菌，但外植体需用化学方法（如酒精和次氯酸钠）消毒，镊子等工具常用灼烧灭菌，而非全部高压蒸汽灭菌，B错误；
C、诱导愈伤组织需避光条件，且植物激素（如生长素和细胞分裂素）是必需的，光照可能会抑制脱分化，C错误；
D、组织培养的不同阶段（如脱分化和再分化）需调整培养基中激素种类和比例，因此培养基种类不同，D错误。
故选A。
5.科研人员利用柑橘茎尖培养获得脱毒苗，使柑橘的产量和品质大幅提高，如图为培育脱毒柑橘的示意图。下列叙述错误的是（　　）
A．茎尖用酒精消毒后，应立即用无菌水清洗
B．③为再分化过程，愈伤组织分化时可能会发生基因突变
C．诱导生根或生芽主要与细胞分裂素和生长素的比例有关
D．利用植物组织培养技术获得的脱毒苗具有抗病毒的特性
【答案】D
【解析】A、茎尖用酒精消毒后，为了避免酒精残留对植物细胞造成伤害，应立即用无菌水清洗，A正确；
B、③为再分化过程，在愈伤组织分化形成生芽或生根的过程中，细胞进行有丝分裂，DNA复制时可能会发生基因突变，B正确；
C、诱导生芽或生根主要与细胞分裂素和生长素的比例有关，当细胞分裂素和生长素的比值较高时，有利于芽的分化；当该比值较低时，有利于根的分化，C正确；
D、利用植物组织培养技术获得的脱毒苗，是选取植物的茎尖等病毒极少甚至无病毒的部位进行培养得到的，其本身并不具有抗病毒的特性，D错误。
故选D。
知识点2 作物新品种的培育
6.下图表示 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 aaBB
B．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
【答案】C
【解析】A、基因型aB的花药经过花药离体培养获得基因型为aB的单倍体幼苗，再用秋水仙素处理获得基因型为aaBB的纯合二倍体植株，A正确；
单倍体育种获得后代均为纯合子，能稳定遗传，自交后代不发现性状分离，因此该育种方法能明显缩短育种年限，B正确；
AaBb水稻能产生AB、Ab、aB、ab四种配子，单倍体育种育出的二倍体水稻有四种基因型，即AABB、AAbb、aaBB、aabb，C错误；
未经秋水仙素处理的试管苗长成的植株是单倍体植株，高度不育，D正确。
7.芦笋是二倍体雌雄异株植物，雄株性染色体为XY，雌株性染色体为XX，其幼茎可食用，且雄株产量高。以下为两种培育雄株的技术路线，下列有关叙述错误的（　　）
A．幼苗乙和丙属于单倍体
B．可以采用秋水仙素和低温处理使染色体加倍
C．植株乙和丙均为纯合子，二者的基因型可能不同
D．图中过程运用了植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术
【答案】D
【解析】A、由图示分析可知，幼苗乙和丙都是花粉离体培养得到的单倍体植株，A正确；
B、秋水仙素处理和低温处理都能抑制纺锤体的形成，从而使细胞染色体加倍，B正确；
C、植株乙和丙分别是幼苗乙和丙经染色体加倍后形成的，都是纯合子，但由于形成幼苗乙和丙的花粉基因型不同，因此植株乙和丙的基因型可能不同，C正确；
D、图中过程没有运用植物体细胞杂交技术，D错误。
故选D。
8．白菜型油菜（2n=20）的种子可以榨取食用油（菜籽油）。为了培育高产新品种，科学家诱导该油菜未受精的卵细胞发育形成完整植株Bc。下列叙述错误的是（　　）
A．Bc成熟叶肉细胞中含有两个染色体组
B．将Bc作为育种材料，能缩短育种年限
C．秋水仙素处理Bc幼苗可以培育出纯合植株
D．自然状态下Bc植株弱小，高度不育
【答案】A
【解析】A、白菜型油菜（2n=20），为二倍体植物，其卵细胞含有1个染色体组，由该油菜未受精的卵细胞发育形成完整植株Bc，是单倍体植株，成熟叶肉细胞不进行细胞分裂，故Bc成熟叶肉细胞中只含有一个染色体组，A错误；
B、单倍体育种的方法是通过花药（花粉）离体培养获得单倍体幼苗，对单倍体幼苗进行秋水仙素处理；优点是明显缩短育 种年限；将Bc作为育种材料，能用单倍体育种快速获得正常植株，故可缩短育种年限，B正确；
C、秋水仙素处理Bc幼苗（含有1个染色体组），染色体数目加倍，可以得到纯合子个体（二倍体植株），C正确；
D、Bc植株细胞中含有一个染色体组，在自然状态下，减数分裂会异常，导致无法产生正常配子，故高度不育，D正确。
故选A。
9．如图表示用两种二倍体植株A、B培育植株①②③④⑤的过程。下列叙述正确的是（ ）
A．图中植株②③④⑤都属于二倍体
B．培育植株①的过程为单倍体育种，获得的植株②为纯合体
C．植株③的获得过程中，γ射线的作用时期一定为分裂间期
D．图中植株①③④⑤的获得都利用了植物细胞的全能性
【答案】D
【解析】A、植株②由花粉（配子）培养后再经秋水仙素处理得到，属于单倍体育种得到的二倍体；植株⑤是原生质体A和原生质体B融合后培育的，为四倍体；植株③、④是由体细胞经植物组织培养得到的，为二倍体，A错误；
B、培育植株①的过程是花药离体培养，属于单倍体育种的一个环节，植株①为单倍体，经秋水仙素处理后得到的植株②染色体加倍，是纯合体。但 “培育植株①的过程为单倍体育种” 这一表述不准确，单倍体育种还包括秋水仙素处理的步骤，B错误；
C、γ射线诱导基因突变的作用时期主要为分裂间期（DNA复制时），但也可作用于分裂期，诱发染色体变异，因此“一定为分裂间期”的表述过于绝对，C错误；
D、植株①（花粉培养成单倍体）、植株③（诱变后细胞培养）、植株④（原生质体融合后培养）、植株⑤（离体细胞经组织培养）均需经过脱分化和再分化，依赖植物细胞的全能性，D正确。
故选D。
知识点3 细胞产物的工厂化生产
10.紫杉醇是一种从裸子植物红豆杉的树皮中分离提纯的天然次生代谢产物，经临床验证，具有良好的抗肿瘤作用，可利用组织培养技术工厂化生产紫杉醇。下列叙述错误的是（ ）
A．紫杉醇的工厂化生产是植物生物技术领域的研究热点之一
B．培养过程需经脱分化形成愈伤组织，然后悬浮培养愈伤组织细胞
C．愈伤组织需经再分化产生特定的组织细胞后才能产生紫杉醇
D．培养的细胞收集后一般要经过破碎才能提取紫杉醇等有效成分
【答案】C
【解析】A、利用植物组织培养技术进行紫杉醇的工厂化生产是植物生物技术领域的研究热点之一，A正确;
B、培养过程需经脱分化形成愈伤组织，然后悬浮培养愈伤组织细胞获取紫杉醇，B正确;
C、生产紫杉醇直接培养愈伤组织的细胞即可，不需要再分化处理，C错误;
D、紫杉醇是细胞的次生代谢产物，培养的细胞收集后一般要经过破碎才能提取紫杉醇等有效成分，D正确。
故选C。
11．铁皮石斛是我国名贵中药，生物碱是其有效成分之一。应用组织培养技术培养铁皮石斛拟原球茎（简称PLBs，类似愈伤组织）生产生物碱的实验流程如下。下列分析错误的是（ ）
A．选用分化程度低的新生营养芽可保证实验有较高的成功率
B．诱导新生营养芽变成PLBs的关键是适宜的植物激素和营养条件
C．PLBs增殖培养的目的是需要将PLBs再分化成铁皮石斛植株
D．实验需定期取样检测PLBs的重量和生物碱的含量
【答案】C
【解析】A、选用分化程度低的新生营养芽，其分裂能力旺盛且几乎不携带病毒，可保证实验有较高的成功率，A正确；
B、只有提供适宜的植物激素和营养条件，才能诱导新生营养芽变成PLBs，B正确；
C、PLBs增殖培养的目的是需要将PLBs增殖更多的PLBs以提取生物碱，C错误；
D、实验目的是定期取样检测PLBs的重量和生物碱的含量，因此实验需定期取样检测PLBs的重量和生物碱的含量，D正确。
故选C。
12.紫杉醇是从红豆杉树皮中提取的高效抗癌物质，利用植物细胞培养技术生产紫杉醇是扩大紫杉醇来源的重要途径。如图为三种红豆杉细胞培养过程中紫杉醇含量的数据图。下列说法错误的是（ ）
A．紫杉醇是红豆杉植物体内的一种次生代谢物
B．紫杉醇的获取需要经历脱分化和再分化过程
C．要获得较高产量的紫杉醇选云南红豆杉最适合
D．不同红豆杉细胞合成、分泌紫杉醇的速度不同株
【答案】B
【解析A、紫杉醇属于次级代谢产物，故紫杉醇是红豆杉植物体内的一种次生代谢物，A正确；
B、紫杉醇是细胞代谢的产物，不需要培养为完整植株即可产生，故紫杉醇的获取只需要经历脱分化过程后，直接进行植物细胞培养即可，B错误；
C、结合图示可知，相同培养时间时（除初始值外），云南红豆杉的紫杉醇含量均最高，故要获得较高产量的紫杉醇选云南红豆杉最适合，C正确；
D、图示显示，不同培养时间下3种红豆杉的紫杉醇含量不尽相同，故不同红豆杉细胞合成、分泌紫杉醇的速度不同，D正确。
故选B。
13.利用植物细胞培养技术在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖，可获得植物细胞的某些次生代谢物。下列说法正确的是（　　）
A．该技术主要利用促进细胞生长的培养条件提高单个细胞中次生代谢物的含量
B．植物细胞体积小，故不能通过该技术进行其产物的工厂化生产
C．次生代谢物是植物所必需的，但含量少，应选择产量高的细胞进行培养
D．利用该技术可获得某些无法通过化学合成途径得到的产物
【答案】D
【解析】A、细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞分裂的培养条件，提高了多个细胞中次生代谢物的含量，不能提高单个细胞中次生代谢物的含量，A错误；
B、利用植物细胞培养技术在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖，可获得植物细胞的某些次生代谢物，故可通过该技术进行植物细胞产物的工厂化生产，B错误；
C、次生代谢物不是植物生长所必需的，其含量少，可以通过增加细胞的数量来增加次生代谢物的产量，C错误；
D、有些产物不能或难以通过化学合成途径得到，故可利用该技术可获得某些无法通过化学合成途径得到的产物，D正确。
故选D。
14.骆驼蓬主要分布在干旱和半干旱地区，能防风固沙。骆驼蓬合成的多种生物碱具有抗肿瘤作用。科研人员利用骆驼蓬下胚轴进行育苗和生物碱提取，过程如下图。下列说法正确的是（　　）
A．下胚轴切段需用酒精和次氯酸钠进行灭菌处理，过程①②分别为脱分化和再分化
B．过程①形成的愈伤组织是一团失去了其特有结构和功能的薄壁细胞
C．由无毒下胚轴经组织培养获得的骆驼蓬无毒幼苗可抵抗病毒侵染
D．从工厂化细胞中提取的生物碱属于骆驼蓬生长所必需的次生代谢产物
【答案】B
【解析】A、下胚轴切段需用酒精和次氯酸钠进行消毒处理，过程②为愈伤组织的扩大培养，不是再分化，A错误；
B、过程①发生的是细胞的脱分化，形成的愈伤组织是一团失去了其特有结构和功能的薄壁细胞，B正确；
C、由无毒下胚轴经组织培养获得的骆驼蓬无毒幼苗只是不带病毒，并不是能抵抗病毒侵染，C错误；
D、次生代谢产物不是植物生长所必需的，D错误。
故选B。
15．最近，某咖啡和某白酒联合推出的“酱香拿铁”火爆出圈。经检测，这款咖啡的酒精含量约为0.02%。近年来，以大面积砍伐森林用于种植咖啡树为代价，换取了全球咖啡产量的持续上升。芬兰国家技术研究中心近期利用“细胞农业”技术（即通过细胞扩大培养形成产物），成功培育出第一杯“人造咖啡”。已知“人造咖啡”中含有咖啡因、单宁酸等植物基本生命活动的非必需物质，与普通咖啡几乎没有区别。下列关于利用“细胞农业”技术培育出“人造咖啡”的叙述，错误的是（ ）
A．利用“细胞农业”技术培育“人造咖啡”的原理是植物细胞具有全能性
B．利用“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
【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。
（限时：10min）
一、选择题
1.下列有关植物细胞工程应用的分析，错误的是（　　）
A．愈伤组织细胞分裂旺盛，经诱变处理，易获得突变个体
B．利用茎尖进行组织培养，可以获得脱毒苗
C．利用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型完全相同
D．利用组织培养技术工业化生产人参皂苷，提高产量
【答案】C
【解析】A、愈伤组织细胞分裂旺盛，经诱变处理，容易发生基因突变，有利于获得突变个体，A正确；
B、茎尖几乎不含病毒，因此利用茎尖进行组织培养，可以获得脱毒苗，B正确；
C、同一植株不同细胞经培养获得的愈伤组织基因不一定相同，如花粉细胞培养形成的愈伤组织细胞的基因只有体细胞的一半，C错误；
D、在发酵罐中利用细胞培养工业化培养人参的愈伤组织细胞，可大量生产人参皂甙，提高产量，D正确。
故选C。
2.甘薯由于具有增强免疫功能、防癌抗癌、抗衰老、防止动脉硬化等作用，故越来越被人们喜爱。但甘薯属于无性繁殖作物，同时又是同源六倍体，具有自交不育和杂交不亲和性，这使甘薯生产和育种存在诸多常规方法难于解决的问题。下列相关操作不合理的是（ ）
A．用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，可以解决种苗用量大、成本高的问题
B．利用茎尖分生组织培养脱毒苗，使植株具备抗病毒的能力，产品质量得到提高
C．利用原生质体融合实现体细胞杂交，克服杂交不亲和，可以充分利用遗传资源
D．利用培养的愈伤组织进行诱变育种，可以显著提高变异频率，有利于缩短育种年限
【答案】B
【解析】A、植物细胞工程应用之一是：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，被人们形象地称为植物的快速繁殖技术，也叫作微型繁殖技术。它不仅可以高效、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、茎尖等分裂旺盛部位基本无病毒感染。目前采用茎尖组织培养技术脱去病毒，已在许多作物上获得成功。脱毒的作物不仅能增产而且品质也明显优于没有脱毒的作物。脱毒≠抗病毒，B错误；
C、原生质体的融合原理是细胞膜具有一定的流动性，通过去壁、促融、细胞壁再生、组织培养技术后可培育出异源杂合体，C正确；
D、愈伤组织具有分裂旺盛的优点，适合用于诱变育种，能提高突变频率，有利于缩短育种年限。D正确。
故选B。
3.水母雪莲是我国的一种名贵药材，主要活性成分为次生代谢产物黄酮。水母雪莲生长缓慢，长期的掠夺性采挖导致该药材资源严重匮乏。研究人员开展了悬浮培养水母雪莲细胞合成黄酮的工程技术研究，结果如表所示。下列叙述错误的是（　　）
转速（r/min） 55 65 75 85
相对生长速率 0.21 0.25 0.26 0.25
细胞干重（g/L） 7.5 9.7 11.4 9.5
黄酮产量（g/L） 0.2 0.27 0.32 0.25
A．黄酮产量与细胞干重呈正相关
B．黄酮是水母雪莲细胞生存和生长所必需的
C．氧气供给对于水母雪莲细胞生长、分裂和代谢是必需的
D．转速为75r/min时既利于细胞分裂，又利于黄酮的积累
【答案】B
【解析】】A．从图中看出，黄酮产量随着细胞干重增加而增加，所以黄酮产量与细胞干重呈正相关，A正确；
B．黄酮属于次生 代谢产物，并非细胞生存和生长所必需，B错误；
C．氧气参与有氧呼吸，为细胞生长、分裂和代谢提供能量，所以氧气供给对于水母雪莲细胞生长、分裂和代谢是必需的，C正确；
D．75r/min时相对生长速率、细胞干重和黄酮产量均最高，所以转速为75r/min时既利于细胞分裂，又利于黄酮的积累，D正确；
故选B。
4.红豆杉是提取抗癌药物紫杉醇的重要来源，但野生红豆杉资源稀缺、生长缓慢。为满足医疗需求，研究人员尝试利用红豆杉细胞悬浮培养技术生产紫杉醇。在探究培养液中蔗糖浓度对细胞生长和紫杉醇积累影响的实验中，获得如下数据。下列叙述错误的是（　　）
蔗糖浓度(g/L) 30 40 50 60
细胞干重(g/L) 12.1 15.6 16.8 14.3
紫杉醇产量(mg/L) 28.5 35.2 41.7 32.9
A．适当提高蔗糖浓度有利于细胞干重的增加
B．紫杉醇是红豆杉细胞基本生命活动所必需的代谢产物
C．蔗糖既可作为能源物质，也可为细胞代谢提供碳骨架
D．本实验中，蔗糖浓度为50g/L时较有利于紫杉醇的合成
【答案】B
【解析】A、由数据可知，蔗糖浓度从30g/L增至50g/L时，细胞干重从12.1g/L升至16.8g/L，说明适当提高蔗糖浓度可促进细胞生长，A正确；
B、紫杉醇是红豆杉细胞产生的次级代谢产物，主要用于抵御外界环境胁迫（如抗虫、抗菌），并非维持细胞基本生命活动（如呼吸、增殖）所必需的初级代谢产物，B错误；
C、蔗糖水解为葡萄糖和果糖后，可作为能源物质供能，其碳骨架可参与构建有机化合物（如蛋白质、核酸），C正确；
D、实验数据显示，蔗糖浓度为50g/L时紫杉醇产量最高（41.7mg/L），显著高于其他浓度组，说明该条件最有利于紫杉醇合成，D正确。
故选B。
5．铁皮石斛是我国名贵中药，生物碱是其有效成分之一，应用组织培养技术培养铁皮石斛拟原球茎（简称PLBs，类似愈伤组织）生产生物碱，在固体培养基上，PLBs的重量、生物碱含量随增殖培养时间的变化如图所示。
下列有关叙述错误的是（　　）
A．新生营养芽细胞分化程度低，容易诱导形成PLBs，常用作外植体
B．生物碱一般在特定的组织或器官，并在一定的环境条件上产生
C．培养基中常常添加脱落酸（ABA）促进PLBs的生长，提高生物碱含量
D．与黑暗条件下相比，PLBs在光照条件下生长起始快，快速生长时间较长
【答案】C
【解析】A、新生营养芽细胞分化程度低，细胞的全能性较高，容易诱导形成PLBs，常用作外植体，A正确；
B、生物碱属于次生代谢物，一般在特定的组织或器官，并在一定的环境和时间条件下产生，B正确；
C、 脱落酸（ABA）一般会抑制细胞的分裂和生长，而植物组织培养中通常添加生长素和细胞分裂素等植物激素来促进 PLBs 的生长，C错误；
D、由图可知与黑暗条件下相比，PLBs在光照条件下生长起始快，快速生长时间较长，PLBs产量较高，D正确。
故选C。
二、非选择题
6.请回答下列问题：
（1）植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可以保持品种的 ，繁殖种苗的速度 。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养，最终能够形成完整的植株，说明该叶肉细胞具有该植物的全部 。
（2）把试管苗转接到新的培养基上时，需要在超净工作台上进行，其原因是避免 的污染。
（3）二倍体植物（基因型为Aa）的花粉离体培养获得的植株进行 才能使其结实产生后代（甲），否则该植株只有通过 的方式才能产生后代（乙）。甲、乙两种植株中，能产生可育花粉的是 植株，该植株产生的可育花粉的基因组成种类数为 种。花药离体培养在育种上的特殊意义是 ，从而开辟育种新途径。
（4）将某种植物的试管苗在含不同浓度蔗糖的培养基上培养一段时间后，单株鲜重和光合作用强度的变化如图所示。据图分析，随着培养基中蔗糖浓度的增加，光合作用强度的变化趋势是 ，单株鲜重的变化趋势是 。
（5）据图推测，若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力，应 （填“降低”或“增加”）培养基中蔗糖的浓度，以便提高试管苗的自养能力。
【答案】
遗传特性 快 遗传信息
微生物
染色体数目加倍 无性繁殖 甲 1 可明显缩短育种年限
逐渐减小 先增大后减小
降低
【分析】
1、植物组织培养过程是：离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织，然后再分化生成根、芽，最终形成植物体。植物组织培养依据的原理是植物细胞的全能性。植物组织培养的目的不完全是为了获得完整的植株，如获取胚状体制备人工种子、获取愈伤组织生产细胞代谢产物等。
2、分析题图：图示表示单株鲜重和光合作用强度随蔗糖浓度的变化。随着蔗糖浓度的升高，光合作用强度逐渐减小，而单株鲜重是先增加后下降。
【详解】
（1）植物微型繁殖就是植物组织培养技术，属于无性繁殖技术，能保持亲本的优良遗传特性，且繁殖种苗的速度快；植物组织培养技术的原理是植物细胞具有全能性，即细胞中具有发育成该物种的全部遗传信息。
（2）把试管苗转接到新的培养基上时，需要在超净工作台上进行，其原因是避免微生物的污染。
（3）二倍体植物（基因型为Aa）的花粉离体培养获得的植株为单倍体，不能进行减数分裂，所以需要进行染色体数目加倍才能使其结实产生后代（甲），否则该植株只有通过无性繁殖的方式才能产生后代（乙）。甲植株中含有两个染色体组，能产生可育花粉，乙植株只含有一个染色体组，不能产生花粉。甲植株是由Aa的花粉形成的单倍体（基因型为A或a）经过染色体加倍形成的，甲植株的基因型为AA或aa，所以该植株产生的可育花粉的基因组成种类数为A或a一种。花药离体培养在育种上的特殊意义是可明显缩短育种年限，从而开辟育种新途径。
（4）据图分析可知，随着培养基中蔗糖浓度的增加，光合作用强度逐渐减小，单株鲜重先增大后减小。
（5）随着培养基中蔗糖浓度的增加，光合作用强度逐渐减小，所以要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力，应降低培养基中蔗糖浓度，以便提高试管苗的自养能力。
7.草莓常用匍匐茎进行营养繁殖，植株若感染病毒则易传播给后代，病毒在作物体内积累，会导致产量降低，品质变差。科研人员通过一系列的方法、步骤，建立了草莓脱毒快速繁殖体系。回答下列问题：
(1)外植体能够形成脱毒苗所依据的生物学原理是 ，获取的植株茎尖切段一般进行 （填“消毒”或“灭菌”）处理。
(2)中国科学技术大学研究发现，植物茎尖存在大量干细胞无法被病毒侵染，是因为植物干细胞中的免疫病毒关键因子-WUSCHEL（WUS）蛋白的作用，机制如下图1。
从细胞的角度分析通常选取植株分生组织（如茎尖或根尖）作为脱毒苗培育时的外植体的主要原因是 ；由图可知，WUS因子的作用机理是 。
诱导愈伤组织形成过程中一般 （填“需要”或“不需要”）光照，下图2是不同浓度的两种植物激素与芽、根、愈伤组织形成的关系，其中植物激素Y属于 （填“生长素类”或“细胞分裂素类”）激素。
(4)在配制用于植物组织培养的MS培养基时，往往需要加入适量的蔗糖，理由是 。
【答案】
(1) 植物细胞的全能性 消毒
(2)分生区附近的细胞分裂能力强且分化程度低，所含病毒极少甚至无病毒 WUS因子可以抑制病毒蛋白质的合成，进而导致病毒颗粒不能组装
(3)不需要 生长素类
(4) 作为能源物质，维持渗透压稳定
【分析】
分析题图：在植物组织培养时，通过调节生长素和细胞分裂素的比值能影响愈伤组织分化出根或芽。生长素用量比细胞分裂素用量，比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成；比值低时，有利于芽的分化、抑制根的形成；比值适中时，促进愈伤组织的生长。所以图中激素Y是生长素类激素，激素X是细胞分裂素类激素。
【详解】
（1）外植体经过脱分化、再分化等过程能够发育成完整植株，体现了植物细胞有全能性。一般用酒精和次氯酸钠对外植体进行消毒。
（2）分生区附近的细胞分裂能力强且分化程度低，所含病毒极少甚至无病毒，故通常选取植株分生组织作为脱毒苗培育时的外植体；由题图可知，植物干细胞中的免疫病毒关键因子WUS蛋白可抑制病毒蛋白质的合成，进而导致病毒颗粒不能组装，使植物分生区无病毒。
（3）诱导形成愈伤组织的脱分化过程不需要光照条件，否则会形成维管组织，不会形成愈伤组织。生长素用量比细胞分裂素用量，比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成；比值低时，有利于芽的分化、抑制根的形成；比值适中时，促进愈伤组织的生长，所以图中激素Y是生长素类激素，激素X是细胞分裂素类激素。
（4）在配制用于植物组织培养的MS培养基时，往往需要加入适量的蔗糖，其作用是既能作为能源物质，又能维持渗透压稳定。
（限时：8min）
选择题
1．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糖较多
D．昼夜节律处理下百岁兰再分化更早，愈伤组织生长更好
【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。
胡萝卜（2n=18）具有清热解毒的功效，羊角芹（2n=12）有祛风止痛的功效。科研人员利用胡萝卜、羊角芹进行育种，如图为部分育种流程。下列分析正确的是（　　）
A．用秋水仙素处理植株①的种子或萌发的幼苗可使其染色体数目加倍
B．获得植株③的过程中利用了愈伤组织的细胞具有分裂旺盛的特点
C．获得植株④时需用生长素与细胞分裂素比值低的培养基诱导生芽、根
D．植株⑤的生殖细胞中含有15条染色体，共1个染色体组
【答案】B
【解析】A、植株①是由胡萝卜花粉粒发育成的单倍体，单倍体高度不育，没有种子，只能用秋水仙素处理其幼苗使其染色体数目加倍，A错误；
B、γ射线诱导基因突变的主要时期是细胞分裂间期（DNA复制时），愈伤组织细胞分裂旺盛，在获得植株③（诱变育种）时，可在分裂间期用γ射线处理愈伤组织，正是利用了愈伤组织细胞分裂旺盛的特点，B正确；
C、获得植株④时，生长素与细胞分裂素比值低时，有利于芽的分化；比值高时，有利于根的分化，C错误；
D、胡萝卜（2n=18）和羊角芹（2n=12）的原生质体融合后，植株⑤的体细胞含4个染色体组（18+12=30条染色体），其生殖细胞中含有15条染色体，共2个染色体组，D错误。
故选B。
3．科研人员研究某种红豆杉的细胞悬浮培养和原生质体培养方式对合成紫杉醇的影响，做了甲、乙、丙三组实验。甲组为细胞悬浮培养，乙组为原生质体的液体静置培养，丙组为琼脂糖包埋后的原生质体悬浮培养。三组的培养基相同，其中乙、丙两组另加细胞壁合成抑制剂等，结果如图所示。下列叙述正确的是（　　）
A．完整的细胞壁是红豆杉细胞合成与积累紫杉醇的必要条件
B．细胞壁的存在会阻碍紫杉醇向胞外分泌，使用抑制剂有利于其向胞外分泌
C．静置培养方式比悬浮培养更有利于紫杉醇的合成，但不利于其向胞外分泌
D．以上实验表明丙组的培养方式有利于原生质体的增殖，从而提高紫杉醇总量
【答案】B
【解析】A、比较甲组和乙组，乙组为原生质体（去除细胞壁）总紫杉醇的浓度高于甲组，可知细胞壁的完整反而不利于紫杉醇的合成和积累，A错误；
B、从图中可见，去掉或抑制细胞壁形成的原生质体（乙组、丙组）相比于完整细胞（甲组），胞外紫杉醇的比例明显升高，说明细胞壁的存在在一定程度上阻碍了紫杉醇的向外分泌；而使用细胞壁合成抑制剂则有利于紫杉醇分泌到胞外，B正确；
C、甲组和乙组，乙组和丙组变量不单一，无法得出静置培养和悬浮培养是否有利于代谢物的合成，C错误；
D、由以上实验可知几组细胞紫杉醇的浓度，细胞的数量未知，无法确定丙组的培养方式是否有利于原生质体的增殖，D错误。
故选B。
非选择题
4.辣椒素是辣椒中产生辛辣灼热感的主要活性成分，属于香草酰胺类生物碱，它不仅是调味品的成分，更是一种天然的神经药理工具和潜在的治疗分子。科研人员获得辣椒素途径如图所示。
回答下列问题：
A的名称是 ，过程①一般在 （填“光照”或“避光”）条件下获得。通常选择茎尖、芽尖等作为外植体，原因是
（答两点）。
(2)过程②形成根、芽的过程一般需要给予适当时间和强度的 。与通过脱毒苗获得果实提取辣椒素相比，利用细胞培养物生产的优势是
（答出1点即可）。
(3)某研究小组推测辣椒素能通过促进脂肪氧化辅助减肥，设计如下实验：
①选取体重、年龄、生理状态一致的健康雄性小鼠若干，随机均分为3组，编号为对照组、实验组1、实验组2，每组至少10只（减少偶然误差）。
②对照组饲喂普通饲料，实验组1、2分别饲喂含低浓度、高浓度辣椒素的等量饲料，各组其他饲养条件保持一致且适宜。
③实验开始前及实验期间每周同一时间，用电子秤测定各组小鼠体重，实验结束后用脂肪测定仪测定各组小鼠体内脂肪含量，记录数据并统计分析。
④实验结果：实验组小鼠的体重增长速率显著低于对照组，且脂肪含量显著低于对照组；高浓度辣椒素组的体重增长速率、脂肪含量低于低浓度辣椒素组（体现剂量效应，增强说服力）。
该实验中选取雄性小鼠可排除 对代谢、体重的影响。根据实验结果可得出的实验结论是： 。
【答案】
(1)愈伤组织 避光 细胞分化程度低，容易诱导产生愈伤组织；病毒极少甚至无病毒
(2)光照 可在实验室规模化培养，不受季节/环境限制、生产周期短、产量稳定
(3) 性别差异 辣椒素能促进脂肪氧化，具有辅助减肥的作用，且在一定范围内，浓度越高，辅助减肥效果越明显
【分析】
植物组织培养是基于植物细胞的全能性，将植物的离体组织、器官或细胞（外植体）在无菌、人工控制的营养和环境条件下，诱导其脱分化、再分化形成完整植株的技术。
【详解】
（1）过程①是外植体经过脱分化形成愈伤组织的过程，故A的名称是愈伤组织，该过程需要在避光条件下培养。通常选择茎尖、幼叶等作为外植体，原因是茎尖、芽尖细胞分化程度低，容易诱导产生愈伤组织；病毒极少甚至无病毒。
（2）过程②再分化一般需要给予适当时间和强度的光照，其作用是有利于诱导叶绿素形成。利用细胞培养物生产的优势是可在实验室规模化培养，不受季节/环境限制、生产周期短、产量稳定。
（3）实验的自变量为“辣椒素浓度”，因变量为“小鼠体重增长速率、体内脂肪含量”，无关变量需严格控制（遵循单一变量原则）；选取雄性小鼠可排除性别差异对代谢、体重的影响，每组样本量足够可减少实验误差，实验小鼠的体重增长速率显著低于对照组，且脂肪含量显著低于对照组；高浓度组的体重增长速率，脂肪含量低于低浓度组，说明辣椒素能促进脂肪氧化分解，具有辅助减肥作用，且在一定浓度范围内，浓度越高辅助减肥效果越明显。
5.长期咀嚼槟榔会导致口腔黏膜纤维化（OSF）。槟榔碱能引发巨噬细胞参与的口腔黏膜下炎症反应。
(1)槟榔碱具有驱虫作用，是一种 （填“初生”或“次生”）代谢产物。
(2)槟榔碱能促进大脑释放多巴胺等兴奋性递质，同时对降解神经递质的相关酶起到 （填“增强”或“抑制”）作用，进一步放大兴奋效应。推测，长期咀嚼槟榔会导致中枢神经系统中突触后膜的多巴胺受体 （填“增多”或“减少”），进而导致成瘾。
(3)为确定槟榔碱引发OSF的具体机制，研究人员以单核巨噬细胞（THP）和黏膜成纤维细胞（HOMF）为材料进行了一系列实验，各组的处理和结果如下表所示。
组别 处理 α-SMA蛋白相对表达量 Ⅰ型胶原蛋白相对表达量
第一组 不处理 1.04 1.18
第二组 培养基中添加适量槟榔碱 1.05 1.20
第三组 ？ 1.98 3.11
第四组 HOMF与槟榔碱刺激24h的THP混合培养 3.1 5.8
注：各组的HOMF量一致；α-SMA蛋白和Ⅰ型胶原蛋白含量显著上升是细胞纤维化的重要标志
表中第三组实验的处理是 。根据以上表中系列实验结果，可以得出的结论是 。
(4)研究人员根据现有资料推测，巨噬细胞可能通过释放携带miR-155-5P的外泌体，引发OSF。为此，以HOMF为材料重新设计了四组实验。A组不作处理，B组培养基中添加槟榔碱刺激THP24小时后释放的外泌体，C组miR-155-5P过量表达，D组转染miR-155-5P抑制剂同时在培养基中添加槟榔碱刺激THP24小时后释放的外泌体。
研究人员设计D组的目的是 。为使实验更加严谨，还需检测槟榔碱刺激前后THP释放的外泌体内 的水平。
(5)综合上述实验，长期咀嚼槟榔易引发OSF的原因是 。
【答案】
(1)次生
(2) 抑制 减少
(3)HOMF与未经槟榔碱刺激的THP混合培养 THP能促进HOMF纤维化，槟榔碱能显著增强THP对HOMF纤维化的促进作用
(4)验证外泌体中miR-155-5P是诱导纤维化的关键分子 miR-155-5P
(5)槟榔中含有大量的槟榔碱，能促进巨噬细胞释放携带miR-155-5P的外泌体，从而使HOMF纤维化，进而引发口腔黏膜纤维化
【分析】
由表可知，该实验的自变量是是否用槟榔碱刺激细胞，结合第二、四组可判断，第三组为HOMF与未经槟榔碱刺激的THP混合培养，表中各组均含α-SMA蛋白和Ⅰ型胶原蛋白，添加槟榔碱后，α-SMA蛋白和Ⅰ型胶原蛋白含量进一步提升。
【详解】
（1）槟榔碱是不是槟榔细胞必需的代谢产物，属于次生代谢产物。
（2）槟榔碱能促进大脑释放多巴胺等兴奋性递质，同时对降解神经递质的相关酶起到抑制作用，从而使得突触间隙长时间含有大量多巴胺等兴奋性递质，进一步放大兴奋效应。长期咀嚼槟榔会导致中枢神经系统中突触后膜的多巴胺受体减少，为了保证神经系统的兴奋性，进而导致成瘾。
（3）由表可知，该实验的自变量是是否用槟榔碱刺激细胞，结合第二、四组可判断，第三组为HOMF与未经槟榔碱刺激的THP混合培养，表中各组均含α-SMA蛋白和Ⅰ型胶原蛋白，添加槟榔碱后，α-SMA蛋白和Ⅰ型胶原蛋白含量进一步提升，说明THP能促进HOMF纤维化，槟榔碱能显著增强THP对HOMF纤维化的促进作用。
（4）B、C两组对比可知，设置D组是为了验证外泌体中miR-155-5P是诱导纤维化的关键分子。为使实验更加严谨，还需检测槟榔碱刺激前后THP释放的外泌体内miR-155-5P的水平，从而验证槟榔碱是通过调节miR-155-5P的表达量导致OSF的。
（5）综上，由于槟榔中含有大量的槟榔碱，其可调控miR-155-5P的表达量，促进巨噬细胞释放携带miR-155-5P的外泌体，从而使HOMF纤维化，进而引发口腔黏膜纤维化。
2 / 22.1.2植物细胞工程的应用（分层作业）
基础巩固+能力提升+拓展培优 三维训练
（限时：20min）
1.A 2.A 3.A 4.A 5.D 6.C 7.D 8.A
9.D 10.C 11.C 12.B 13.D 14.B 15.A
（限时：10min）
1.C 2.B 3.B 4.B 5.C
6.【答案】
(1)遗传特性 快 遗传信息
(2)微生物
(3)染色体数目加倍 无性繁殖 甲 1 可明显缩短育种年限
(4)逐渐减小 先增大后减小
(5)降低
7.【答案】
(1) 植物细胞的全能性 消毒
(2)分生区附近的细胞分裂能力强且分化程度低，所含病毒极少甚至无病毒 WUS因子可以抑制病毒蛋白质的合成，进而导致病毒颗粒不能组装
(3)不需要 生长素类
(4) 作为能源物质，维持渗透压稳定
（限时：8min）
1.B 2.B 3.B
4.【答案】
(1)愈伤组织 避光 细胞分化程度低，容易诱导产生愈伤组织；病毒极少甚至无病毒
(2)光照 可在实验室规模化培养，不受季节/环境限制、生产周期短、产量稳定
(3) 性别差异 辣椒素能促进脂肪氧化，具有辅助减肥的作用，且在一定范围内，浓度越
高，辅助减肥效果越明显
5.【答案】
【答案】
(1)次生
(2) 抑制 减少
(3)HOMF与未经槟榔碱刺激的THP混合培养 THP能促进HOMF纤维化，槟榔碱能显著增强THP对HOMF纤维化的促进作用
(4)验证外泌体中miR-155-5P是诱导纤维化的关键分子 miR-155-5P
(5)槟榔中含有大量的槟榔碱，能促进巨噬细胞释放携带miR-155-5P的外泌体，从而使HOMF纤维化，进而引发口腔黏膜纤维化
2 / 22.1.2植物细胞工程的应用（分层作业）
基础巩固+能力提升+拓展培优 三维训练
（限时：20min）
知识点1 植物繁殖的新途径
1．下列属于植物的快速繁殖技术的是（ ）
A．用兰花的芽尖组织培育兰花幼苗
B．水稻种子萌发并长成新个体
C．扦插的葡萄枝长成新个体
D．柳树芽发育成枝条
2.农业生产中常用栽种蒜瓣（大蒜的鳞茎）的方式对大蒜进行繁殖，长此以往会导致大蒜体内积累多种病毒，造成产量、品质下降等问题。某科研小组设计了如图所示的生产流程。下列叙述正确的是（　　）
A．图示生产流程利用了植物细胞具有全能性的原理
B．对茎尖进行消毒处理是为了减少茎尖组织中的病毒
C．①②过程中使用不同培养基是为了及时清除代谢废物
D．获得的试管苗几乎不含病毒，可直接移栽至大田
3．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（ ）
茎尖大小 外植体数/个 分化苗数/苗 脱毒苗数/苗
小于0.3 mm 20 1 1
0.3～0.5 mm 20 10 7
大于0.6 mm 20 13 4
A．在不同的培养阶段，培养基中生长素和细胞分裂素的比例不同
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．0.3～0.5 mm的茎尖最有利于获得抗病毒的特性
4．阳光玫瑰葡萄香气浓郁，甜度较高，深受人们的喜爱。但在种植过程中易受病毒感染，导致产量低、品质差。利用阳光玫瑰脱毒苗通过组织培养技术能生产出无病毒、健康、高产的阳光玫瑰植株。下列叙述正确的是（　　）
A．阳光玫瑰植株分生区含病毒极少，从此处取材易获得脱毒苗
B．一般采用高压蒸汽对培养基、外植体及镊子等进行灭菌处理
C．诱导形成愈伤组织的过程中要提供光照和植物激素
D．植物组织培养技术不同阶段使用的培养基种类相同
5.科研人员利用柑橘茎尖培养获得脱毒苗，使柑橘的产量和品质大幅提高，如图为培育脱毒柑橘的示意图。下列叙述错误的是（　　）
A．茎尖用酒精消毒后，应立即用无菌水清洗
B．③为再分化过程，愈伤组织分化时可能会发生基因突变
C．诱导生根或生芽主要与细胞分裂素和生长素的比例有关
D．利用植物组织培养技术获得的脱毒苗具有抗病毒的特性
知识点2 作物新品种的培育
6.下图表示 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 aaBB
B．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
7.芦笋是二倍体雌雄异株植物，雄株性染色体为XY，雌株性染色体为XX，其幼茎可食用，且雄株产量高。以下为两种培育雄株的技术路线，下列有关叙述错误的（　　）
A．幼苗乙和丙属于单倍体
B．可以采用秋水仙素和低温处理使染色体加倍
C．植株乙和丙均为纯合子，二者的基因型可能不同
D．图中过程运用了植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术
8．白菜型油菜（2n=20）的种子可以榨取食用油（菜籽油）。为了培育高产新品种，科学家诱导该油菜未受精的卵细胞发育形成完整植株Bc。下列叙述错误的是（　　）
A．Bc成熟叶肉细胞中含有两个染色体组
B．将Bc作为育种材料，能缩短育种年限
C．秋水仙素处理Bc幼苗可以培育出纯合植株
D．自然状态下Bc植株弱小，高度不育
9．如图表示用两种二倍体植株A、B培育植株①②③④⑤的过程。下列叙述正确的是（ ）
A．图中植株②③④⑤都属于二倍体
B．培育植株①的过程为单倍体育种，获得的植株②为纯合体
C．植株③的获得过程中，γ射线的作用时期一定为分裂间期
D．图中植株①③④⑤的获得都利用了植物细胞的全能性
知识点3 细胞产物的工厂化生产
10.紫杉醇是一种从裸子植物红豆杉的树皮中分离提纯的天然次生代谢产物，经临床验证，具有良好的抗肿瘤作用，可利用组织培养技术工厂化生产紫杉醇。下列叙述错误的是（ ）
A．紫杉醇的工厂化生产是植物生物技术领域的研究热点之一
B．培养过程需经脱分化形成愈伤组织，然后悬浮培养愈伤组织细胞
C．愈伤组织需经再分化产生特定的组织细胞后才能产生紫杉醇
D．培养的细胞收集后一般要经过破碎才能提取紫杉醇等有效成分
11．铁皮石斛是我国名贵中药，生物碱是其有效成分之一。应用组织培养技术培养铁皮石斛拟原球茎（简称PLBs，类似愈伤组织）生产生物碱的实验流程如下。下列分析错误的是（ ）
A．选用分化程度低的新生营养芽可保证实验有较高的成功率
B．诱导新生营养芽变成PLBs的关键是适宜的植物激素和营养条件
C．PLBs增殖培养的目的是需要将PLBs再分化成铁皮石斛植株
D．实验需定期取样检测PLBs的重量和生物碱的含量
12.紫杉醇是从红豆杉树皮中提取的高效抗癌物质，利用植物细胞培养技术生产紫杉醇是扩大紫杉醇来源的重要途径。如图为三种红豆杉细胞培养过程中紫杉醇含量的数据图。下列说法错误的是（ ）
A．紫杉醇是红豆杉植物体内的一种次生代谢物
B．紫杉醇的获取需要经历脱分化和再分化过程
C．要获得较高产量的紫杉醇选云南红豆杉最适合
D．不同红豆杉细胞合成、分泌紫杉醇的速度不同株
13.利用植物细胞培养技术在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖，可获得植物细胞的某些次生代谢物。下列说法正确的是（　　）
A．该技术主要利用促进细胞生长的培养条件提高单个细胞中次生代谢物的含量
B．植物细胞体积小，故不能通过该技术进行其产物的工厂化生产
C．次生代谢物是植物所必需的，但含量少，应选择产量高的细胞进行培养
D．利用该技术可获得某些无法通过化学合成途径得到的产物
14.骆驼蓬主要分布在干旱和半干旱地区，能防风固沙。骆驼蓬合成的多种生物碱具有抗肿瘤作用。科研人员利用骆驼蓬下胚轴进行育苗和生物碱提取，过程如下图。下列说法正确的是（　　）
A．下胚轴切段需用酒精和次氯酸钠进行灭菌处理，过程①②分别为脱分化和再分化
B．过程①形成的愈伤组织是一团失去了其特有结构和功能的薄壁细胞
C．由无毒下胚轴经组织培养获得的骆驼蓬无毒幼苗可抵抗病毒侵染
D．从工厂化细胞中提取的生物碱属于骆驼蓬生长所必需的次生代谢产物
15．最近，某咖啡和某白酒联合推出的“酱香拿铁”火爆出圈。经检测，这款咖啡的酒精含量约为0.02%。近年来，以大面积砍伐森林用于种植咖啡树为代价，换取了全球咖啡产量的持续上升。芬兰国家技术研究中心近期利用“细胞农业”技术（即通过细胞扩大培养形成产物），成功培育出第一杯“人造咖啡”。已知“人造咖啡”中含有咖啡因、单宁酸等植物基本生命活动的非必需物质，与普通咖啡几乎没有区别。下列关于利用“细胞农业”技术培育出“人造咖啡”的叙述，错误的是（ ）
A．利用“细胞农业”技术培育“人造咖啡”的原理是植物细胞具有全能性
B．利用“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
（限时：10min）
一、选择题
1.下列有关植物细胞工程应用的分析，错误的是（　　）
A．愈伤组织细胞分裂旺盛，经诱变处理，易获得突变个体
B．利用茎尖进行组织培养，可以获得脱毒苗
C．利用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型完全相同
D．利用组织培养技术工业化生产人参皂苷，提高产量
2.甘薯由于具有增强免疫功能、防癌抗癌、抗衰老、防止动脉硬化等作用，故越来越被人们喜爱。但甘薯属于无性繁殖作物，同时又是同源六倍体，具有自交不育和杂交不亲和性，这使甘薯生产和育种存在诸多常规方法难于解决的问题。下列相关操作不合理的是（ ）
A．用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，可以解决种苗用量大、成本高的问题
B．利用茎尖分生组织培养脱毒苗，使植株具备抗病毒的能力，产品质量得到提高
C．利用原生质体融合实现体细胞杂交，克服杂交不亲和，可以充分利用遗传资源
D．利用培养的愈伤组织进行诱变育种，可以显著提高变异频率，有利于缩短育种年限
3.水母雪莲是我国的一种名贵药材，主要活性成分为次生代谢产物黄酮。水母雪莲生长缓慢，长期的掠夺性采挖导致该药材资源严重匮乏。研究人员开展了悬浮培养水母雪莲细胞合成黄酮的工程技术研究，结果如表所示。下列叙述错误的是（　　）
转速（r/min） 55 65 75 85
相对生长速率 0.21 0.25 0.26 0.25
细胞干重（g/L） 7.5 9.7 11.4 9.5
黄酮产量（g/L） 0.2 0.27 0.32 0.25
A．黄酮产量与细胞干重呈正相关
B．黄酮是水母雪莲细胞生存和生长所必需的
C．氧气供给对于水母雪莲细胞生长、分裂和代谢是必需的
D．转速为75r/min时既利于细胞分裂，又利于黄酮的积累
4.红豆杉是提取抗癌药物紫杉醇的重要来源，但野生红豆杉资源稀缺、生长缓慢。为满足医疗需求，研究人员尝试利用红豆杉细胞悬浮培养技术生产紫杉醇。在探究培养液中蔗糖浓度对细胞生长和紫杉醇积累影响的实验中，获得如下数据。下列叙述错误的是（　　）
蔗糖浓度(g/L) 30 40 50 60
细胞干重(g/L) 12.1 15.6 16.8 14.3
紫杉醇产量(mg/L) 28.5 35.2 41.7 32.9
A．适当提高蔗糖浓度有利于细胞干重的增加
B．紫杉醇是红豆杉细胞基本生命活动所必需的代谢产物
C．蔗糖既可作为能源物质，也可为细胞代谢提供碳骨架
D．本实验中，蔗糖浓度为50g/L时较有利于紫杉醇的合成
5．铁皮石斛是我国名贵中药，生物碱是其有效成分之一，应用组织培养技术培养铁皮石斛拟原球茎（简称PLBs，类似愈伤组织）生产生物碱，在固体培养基上，PLBs的重量、生物碱含量随增殖培养时间的变化如图所示。
下列有关叙述错误的是（　　）
A．新生营养芽细胞分化程度低，容易诱导形成PLBs，常用作外植体
B．生物碱一般在特定的组织或器官，并在一定的环境条件上产生
C．培养基中常常添加脱落酸（ABA）促进PLBs的生长，提高生物碱含量
D．与黑暗条件下相比，PLBs在光照条件下生长起始快，快速生长时间较长
二、非选择题
6.请回答下列问题：
（1）植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可以保持品种的 ，繁殖种苗的速度 。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养，最终能够形成完整的植株，说明该叶肉细胞具有该植物的全部 。
（2）把试管苗转接到新的培养基上时，需要在超净工作台上进行，其原因是避免 的污染。
（3）二倍体植物（基因型为Aa）的花粉离体培养获得的植株进行 才能使其结实产生后代（甲），否则该植株只有通过 的方式才能产生后代（乙）。甲、乙两种植株中，能产生可育花粉的是 植株，该植株产生的可育花粉的基因组成种类数为 种。花药离体培养在育种上的特殊意义是 ，从而开辟育种新途径。
（4）将某种植物的试管苗在含不同浓度蔗糖的培养基上培养一段时间后，单株鲜重和光合作用强度的变化如图所示。据图分析，随着培养基中蔗糖浓度的增加，光合作用强度的变化趋势是 ，单株鲜重的变化趋势是 。
（5）据图推测，若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力，应 （填“降低”或“增加”）培养基中蔗糖的浓度，以便提高试管苗的自养能力。
7.草莓常用匍匐茎进行营养繁殖，植株若感染病毒则易传播给后代，病毒在作物体内积累，会导致产量降低，品质变差。科研人员通过一系列的方法、步骤，建立了草莓脱毒快速繁殖体系。回答下列问题：
(1)外植体能够形成脱毒苗所依据的生物学原理是 ，获取的植株茎尖切段一般进行 （填“消毒”或“灭菌”）处理。
(2)中国科学技术大学研究发现，植物茎尖存在大量干细胞无法被病毒侵染，是因为植物干细胞中的免疫病毒关键因子-WUSCHEL（WUS）蛋白的作用，机制如下图1。
从细胞的角度分析通常选取植株分生组织（如茎尖或根尖）作为脱毒苗培育时的外植体的主要原因是 ；由图可知，WUS因子的作用机理是 。
诱导愈伤组织形成过程中一般 （填“需要”或“不需要”）光照，下图2是不同浓度的两种植物激素与芽、根、愈伤组织形成的关系，其中植物激素Y属于 （填“生长素类”或“细胞分裂素类”）激素。
(4)在配制用于植物组织培养的MS培养基时，往往需要加入适量的蔗糖，理由是 。
（限时：8min）
选择题
1．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糖较多
D．昼夜节律处理下百岁兰再分化更早，愈伤组织生长更好
胡萝卜（2n=18）具有清热解毒的功效，羊角芹（2n=12）有祛风止痛的功效。科研人员利用胡萝卜、羊角芹进行育种，如图为部分育种流程。下列分析正确的是（　　）
A．用秋水仙素处理植株①的种子或萌发的幼苗可使其染色体数目加倍
B．获得植株③的过程中利用了愈伤组织的细胞具有分裂旺盛的特点
C．获得植株④时需用生长素与细胞分裂素比值低的培养基诱导生芽、根
D．植株⑤的生殖细胞中含有15条染色体，共1个染色体组
3．科研人员研究某种红豆杉的细胞悬浮培养和原生质体培养方式对合成紫杉醇的影响，做了甲、乙、丙三组实验。甲组为细胞悬浮培养，乙组为原生质体的液体静置培养，丙组为琼脂糖包埋后的原生质体悬浮培养。三组的培养基相同，其中乙、丙两组另加细胞壁合成抑制剂等，结果如图所示。下列叙述正确的是（　　）
A．完整的细胞壁是红豆杉细胞合成与积累紫杉醇的必要条件
B．细胞壁的存在会阻碍紫杉醇向胞外分泌，使用抑制剂有利于其向胞外分泌
C．静置培养方式比悬浮培养更有利于紫杉醇的合成，但不利于其向胞外分泌
D．以上实验表明丙组的培养方式有利于原生质体的增殖，从而提高紫杉醇总量
非选择题
4.辣椒素是辣椒中产生辛辣灼热感的主要活性成分，属于香草酰胺类生物碱，它不仅是调味品的成分，更是一种天然的神经药理工具和潜在的治疗分子。科研人员获得辣椒素途径如图所示。
回答下列问题：
A的名称是 ，过程①一般在 （填“光照”或“避光”）条件下获得。通常选择茎尖、芽尖等作为外植体，原因是
（答两点）。
(2)过程②形成根、芽的过程一般需要给予适当时间和强度的 。与通过脱毒苗获得果实提取辣椒素相比，利用细胞培养物生产的优势是
（答出1点即可）。
(3)某研究小组推测辣椒素能通过促进脂肪氧化辅助减肥，设计如下实验：
①选取体重、年龄、生理状态一致的健康雄性小鼠若干，随机均分为3组，编号为对照组、实验组1、实验组2，每组至少10只（减少偶然误差）。
②对照组饲喂普通饲料，实验组1、2分别饲喂含低浓度、高浓度辣椒素的等量饲料，各组其他饲养条件保持一致且适宜。
③实验开始前及实验期间每周同一时间，用电子秤测定各组小鼠体重，实验结束后用脂肪测定仪测定各组小鼠体内脂肪含量，记录数据并统计分析。
④实验结果：实验组小鼠的体重增长速率显著低于对照组，且脂肪含量显著低于对照组；高浓度辣椒素组的体重增长速率、脂肪含量低于低浓度辣椒素组（体现剂量效应，增强说服力）。
该实验中选取雄性小鼠可排除 对代谢、体重的影响。根据实验结果可得出的实验结论是： 。
5.长期咀嚼槟榔会导致口腔黏膜纤维化（OSF）。槟榔碱能引发巨噬细胞参与的口腔黏膜下炎症反应。
(1)槟榔碱具有驱虫作用，是一种 （填“初生”或“次生”）代谢产物。
(2)槟榔碱能促进大脑释放多巴胺等兴奋性递质，同时对降解神经递质的相关酶起到 （填“增强”或“抑制”）作用，进一步放大兴奋效应。推测，长期咀嚼槟榔会导致中枢神经系统中突触后膜的多巴胺受体 （填“增多”或“减少”），进而导致成瘾。
(3)为确定槟榔碱引发OSF的具体机制，研究人员以单核巨噬细胞（THP）和黏膜成纤维细胞（HOMF）为材料进行了一系列实验，各组的处理和结果如下表所示。
组别 处理 α-SMA蛋白相对表达量 Ⅰ型胶原蛋白相对表达量
第一组 不处理 1.04 1.18
第二组 培养基中添加适量槟榔碱 1.05 1.20
第三组 ？ 1.98 3.11
第四组 HOMF与槟榔碱刺激24h的THP混合培养 3.1 5.8
注：各组的HOMF量一致；α-SMA蛋白和Ⅰ型胶原蛋白含量显著上升是细胞纤维化的重要标志
表中第三组实验的处理是 。根据以上表中系列实验结果，可以得出的结论是 。
(4)研究人员根据现有资料推测，巨噬细胞可能通过释放携带miR-155-5P的外泌体，引发OSF。为此，以HOMF为材料重新设计了四组实验。A组不作处理，B组培养基中添加槟榔碱刺激THP24小时后释放的外泌体，C组miR-155-5P过量表达，D组转染miR-155-5P抑制剂同时在培养基中添加槟榔碱刺激THP24小时后释放的外泌体。
研究人员设计D组的目的是 。为使实验更加严谨，还需检测槟榔碱刺激前后THP释放的外泌体内 的水平。
(5)综合上述实验，长期咀嚼槟榔易引发OSF的原因是 。
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