2020-2021学年人教版选修3高二生物下学期期末满分05 植物细胞工程的实际应用(解析版).pdf
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1、专题0 5植物细胞工程的实际应用知识梳理植物细胞工程的应用(1)微型繁殖:优点是能够保持亲本的优良性状。(2)作物脱毒:利用茎尖、根尖等无毒组织进行微型繁殖。(3)培育人工种子:可以解决某些植物结实率低、繁殖困难的问题。(4)作物新品种的培育:单倍体育种和突变体的利用。(5)细胞产物的工厂化生产:即利用植物组织培养技术生产蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料和生物碱等。实战演练一、选择题1.下图为利用玉米(2N=20)芽尖细胞(基因型BbTt进行实验的流程示意图,其中细胞X 发育形成的植物称为植物X。下列分析正确的是()芽尖细胞细胞A细胞a,J 细胞c加肥人 细胞xA.幼苗2 的形成体现了细胞的全能
2、性,植株X 为杂种二倍体B.植物体细胞杂交是指细胞a 和细胞c 诱导形成细胞X 的过程C.获得植株B 的育种方式为单倍体育种,可明显缩短育种年限D.植株X 的培育属于杂交育种,基本原理是基因重组【答案】C【分析】图示为利用玉米(2N=20)的幼苗芽尖细胞(基因型BbTt)进行实验的流程示意图,其中先将芽尖细胞组织培养,所得植株A 的基因型与亲本相同;幼苗.2 为花药离体培养形成的单倍体,其经过秋水仙素处理可以得到纯合体植株B,若宜接培育可得到单倍体植株C。植株A 的体细胞a 与纯合体植株B 的细胞c 的融合为细胞X。【详解】A、幼苗2 的形成体现了生殖细胞的全能性,植株X 为四倍体,A 错误;
3、B、植物体细胞杂交是指细胞a 和细胞c 诱导融合形成细胞X,并进行离体培养,使其再生杂种植株的过程,B 错误;C、先经过花药离体培养得到单倍体,再经秋水仙素处理获得植株B 的育种方式为单倍体育种,可明显缩短育种年限,C 正确;D、植株X 的培育属于利用植物体细胞杂交培育新品利其原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性,D错误。故选C。2.下列有关植物细胞工程应用的分析,错误的是()A.利用组织培养技术快速繁殖,能保持亲本的优良性状B.利用茎尖分生区进行组织培养,可以获得抗毒苗C.愈伤组织细胞具有高度液泡化、呈无定形状态的特点D.愈伤组织细胞分裂旺盛,经诱变处理易获得突变个体【答案】B【分析】1、
4、植物组织培养是指利用特定的培养将离体的植物细胞、组织或器官培养成完整植株的过程。2、植物细胞工程技术的应用:植物繁殖的新途径(微型繁殖、作物脱毒、人工种子)、作物新品种的培育(单倍体育种、突变体的利用)、细胞产物的工厂化生产。【详解】A、组织培养属于无性繁殖,能保持亲本的优良性状,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,但不能获得抗毒苗,B 错误;C、愈伤组织细胞排列疏松而无规则,且为高度液泡化呈无定形状态的薄壁细胞,C 正确;D、DNA复制时容易发生基因突变,愈伤组织细胞分裂旺盛,经诱变处理,容易获得突变个体,D 正确。故选Bo3.红豆杉的细胞提取物紫杉醇是
5、重要的抗癌药物之一。红豆杉可通过播种的方法进行繁殖,但生长速度缓慢,而植物组织培养技术可实现其大规模培养。下列有关叙述正确的是()A.培养红豆杉的愈伤组织可用于紫杉醇的工业化生产B.红豆杉不同部位的细胞经植物组织培养获得的愈伤组织基因型相同C.培养基需要用高压蒸汽灭菌,外植体需要用5 0%乙醇、5%次氯酸钠消毒处理D.培养过程中采用的MS培养基中的微量元素和有机成分均可先配制成一定倍数的母液,用时稀释,而大量元素不需要配制母液【答案】A【分析】1、植物组织培养的注意事项:(1)接种时应注意的事项:接种室要消毒;无菌操作;接种时要防止交叉污染;接种完立刻盖好瓶口。(2)外植体接种前,需要将接种室
6、、接种箱灭菌和对外植体消毒的操作:接种前一天,将接种室的四个角落用甲醛溶液和高钵酸钾熏蒸。接种前1 小时,在接种室内用喷雾器喷洒来苏水:桌椅也用来苏水擦拭:接种箱内用甲醛溶液和高锌酸钾熏蒸。将灭菌室和接种箱内用紫外灯灭菌。接种前,操作者用肥皂清洗双手,擦干,再用酒精棉球擦拭双手。用次氯酸钠溶液将外植体消毒。2、在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中,需要的条件:消毒灭菌;一定浓度的植物激素;适宜的温度;充足的养料。3、影响植物组织培养的因素:培养基配制;外植体选取;激素的运用;消毒;温度、p H,光照。4、植物组织培养中植物激素使用:物组织培养中关键性激素是生长素和细胞分裂素;
7、同时使用生长素和细胞分裂素时,两者用量的比例影响植物细胞的发育方向。【详解】A、培养红豆杉的愈伤组织,可以从中提取紫杉醇,用于紫杉醇的工业化生产,A正确;B、红豆杉体细胞和花粉经植物组织培养获得的愈伤组织基因型不相同,B错误;C、外植体需要用体积分数为7 0%的酒精、质量分数为5%左右的次氯酸钠消毒处理,C错误;D、MS培养基中的大量元素、微量元素和有机成分均可先配制成一定倍数的母液,D错误。故选A o4.下列关于植物组织培养和植物体细胞杂交的叙述,正确的是()A.用于组织培养的外植体可以是植物体的任何活细胞B.单倍体育种是通过花药离体培养获得单倍体植株的过程C.植物体细胞杂交的最终目的是获得
8、杂种细胞D.植物体细胞杂交技术离不开植物组织培养技术【答案】D【分析】植物体细胞杂交指将不同种的植物细胞,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。要经过植物细胞的融合和植物组织培养过程。【详解】A、高等植物成熟的筛管细胞没有细胞核,不能用作组织培养的外植体,A 错误;B、单倍体育种先要经过花药离体培养获得单倍体幼苗,再用适宜浓度的秋水仙素处理单倍体幼苗,使其染色体数目加倍,B 错误;CD、植物体细胞杂交需要先获得杂种细胞,然后将杂种细胞培育成杂种植株,需利用植物组织培养技术,故植物体细胞杂交的最终目的是获得杂种植株,C 错误,D 正确。故选D。5.人参皂或具有抗肿瘤等作
9、用,科研人员设计如图1所示流程制备人参皂玳R g3,并研究了过程生物反应器中人参细胞产量、人参皂式Rg3产量随培养时间的变化,结果如图2。下列叙述正确的是()人参外植体I愈伤组织|细胞株|人参皂忒Rg3图1A.图 1体现了植物细胞的全能性B.图 1中过程常需用纤维素酶或果胶酶处理将愈伤组织分散成单个细胞C.图 1 中过程只能静置培养,以利于细胞聚集D.由图2 可知,影响人参皂贰Rg3产量的因素是人参细胞的数量和培养时间【答案】D【分析】分析题图:图1为制备人参皂成Rg3的流程,其中分别表示脱分化、再分化、从细胞株中提取人参皂贰Rg3。图2表示生物反应器中人参细胞产量、人参皂贰Rg3产量随培养时
10、间的变化,由曲线可知,影响人参皂忒Rg3产量的因素有人参细胞数量和培养时间。【详解】A、图1过程通过 脱分化、再分化获得了细胞株,并没有产生完整个体,所以没有体现植物细胞的全能性,A错误;B、图1中过程不需要将愈伤组织分散成单个细胞,B错误;C、图1中过程通常采用振荡培养获得大量组织细胞,除有利于增加溶解氧外,还能防止细胞聚集,C错误;D、由图2可知,生物反应器中人参细胞的数量呈S增长,影响人参皂或Rg3产量的因素有人参细胞的数量和培养时间,D正确。故选D。6.滁菊为菊科多年生草本植物,长期营养繁殖易造成病毒积累,导致滁菊花色劣变。某科研小组比较了3种脱毒方法对滁菊体内菊花B病 毒(CVB)和
11、菊花矮化类病毒(CSVd)脱除的效果,结果见表;如图是对不同试管苗利用CVB基因序列引物进行逆转录PCR(RT-PCR)后的电泳示意图。下列叙述正确的是()不同脱毒方法对滁菊茎尖脱毒率的影响脱毒方法样本存活数脱除CSVd率()脱除CVB率()脱 除(CSVd+CVB)率()茎尖分生组织培养7720.7844.1616.88热处理结合茎尖培养7136.6263.3835.21病毒嘎结合茎尖培养7146.4849.3036.62M 1 2 3 4 5M:阳 性 对 照1:阴性时照A.热处理、病毒噪处理对试管苗的存活率均有显著提高B.只脱除CVB病毒的最佳选择是热处理和病毒哇结合茎尖组织培养C.RT
12、-PCR中用到的酶有逆转录酶、热稳定DNA聚合酶D.试管苗2、5 尚未脱毒成功,3、4 已成功脱去CSVd和 CVB病毒【答案】C【分析】本实验研究的是不同的脱毒方法对滁菊体内菊花B 病 毒(CVB)和菊花矮化类病毒(CSVd)脱除的效果,由表格数据可知,热处理结合茎尖培养和病毒噗结合茎尖培养的效果在脱毒率方面均优于单独的茎尖分生组织培养。【详解】A、由实验结果可知,与对照组相比,热处理、病毒理处理组的样本存活数都更少,说明热处理、病毒喋处理对试管苗的存活率均有一定的抑制作用,A 错误;B、与对照组相比,热处理结合茎尖培养时,脱除CVB率比较高,而病毒口坐结合茎尖组织培养时,脱除CVB率相差不
13、大,因此只脱除CVB病毒的最佳选择是热处理结合茎尖组织培养,B 错误;C、RT-PCR中包括逆转录过程和PCR过程,逆转录过程需要用到逆转录酶,而 PCR过程需要用到热稳定性高的DNA聚合酶,C 正确;D、2、5 电泳结果显示标准片段之外的阳性结果,3,4 则没有,说明3、4 成功 脱 毒(CVB病毒),2、5 未能脱去CVB病毒,D 错误。故选C。7.植物细胞工程的应用取得了显著的社会效益和经济效益,以下技术和相应优点的对应关系中,正确的是()A.微型繁殖技术打破生殖隔离B.单倍体育种技术利于获得突变体C.植物体细胞杂交技术精准控制成体性状D.细胞产物的工厂化生产不占用耕地,几乎不受季节限制
14、【答案】D【分析】植物细胞工程技术的应用:植物繁殖的新途径(微型繁殖、作物脱毒、人工种子)、作物新品种的培育(单倍体育种、突变体的利用)、细胞产物的工厂化生产。【详解】A、植物微型繁殖技术具有的优点:能保持植物原有的优良的遗传特性、繁殖速度快、不受季节、气候和地域的限制等,但并不能打破生殖隔离,A 错误;B、单倍体育种可以快速获得具有优良性状的纯合子,缩短育种年限,而非有利于获得突变体,B 错误;C、植物体细胞杂交技术的优点是克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍(或克服生殖隔离),该技术可能不会按照人们的意愿表达出双亲的优良性状,其原因可能是不同物种的基因在表达时相互干扰,从而不能有序表达,C 错
15、误;D、植物组织培养技术是在无菌和人工控制的条件下,让离体的组织和细胞在特定培养基上先脱分化得到愈伤组织,再分化得到胚状体、丛芽等,进而得到新植株,该技术可实现作物的工厂化生产,且不占用耕地,几乎不受季节限制,D 正确。故选D。8.下面的简式表示植物组织培养的大致过程,据此判断不正确的是()脱分化 再分化 -A.若是番茄茎尖细胞,则不能获得抗病毒植株B.若是具有杂种优势的农作物细胞,则用进行微型繁殖会发生性状分离C.若要提高细胞产物紫杉醇的产量,可取红豆杉细胞对获得的进行扩大培养D.若是花粉,获得的经染色体加倍后可得到稳定遗传的品种【答案】B【分析】题图分析:表示离体的植物组织或细胞(外植体)
16、,表示愈伤组织,表示根芽或胚状体,表示试管苗。【详解】A、若是番茄茎尖细胞,因含病毒较少或不含病毒,因此通过植物组织培养,可得到无病毒植株,但不能得抗病毒植株,A 正确;B、表示根芽或胚状体,用进行直接繁育是无性生殖,不会发生性状分离,B 错误;C、若要提高细胞产物紫杉醇的产量,可取红豆杉细胞对获得愈伤组织的进行扩大培养,C 正确;D、若是花粉,获得的是单倍体植株,经过经染色体加倍后可得到纯合子(稳定遗传的品种),这个过程称为单倍体育种,D 正确。故选B。9.甘薯是无性繁殖作物,具有自交不育和杂交不亲和的特点,这使甘薯生产和育种过程中存在诸多常规方法难以解决的问题。下列相关叙述不合理的是()A
17、.利用植物组织培养制作人工种子,解决种苗的问题B.选择茎尖分生组织培养抗病毒幼苗C.可以通过原生质体融合克服杂交不亲和的障碍D.利用培养的愈伤组织进行诱变育种,可以显著提高突变频率【答案】B【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,属于无性生殖。2、植物的体细胞杂交是将不同植物的细胞通过细胞融合技术形成杂种细胞,进而利用植物的组织培养将杂种细胞培育成多倍体的杂种植株。植物体细胞杂交依据的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。植物体细胞杂交过程中无有性生殖细胞的结合,属于无性生殖
18、。【详解】A、植物细胞工程的应用之一是以植物组织培养得到的胚状体等为材料,经人工薄膜包装制成人工种子,实现大规模生产,A 正确;B、茎尖等分裂旺盛部位的病毒极少,甚至无病毒,所以可利用茎尖分生组织培养出无病毒且保持优良性状的幼苗;通过基因工程将抗病毒基因转移至受体细胞可培育出抗病毒的转基因植物,脱毒H 抗病毒,B 错误;C、植物体细胞杂交可克服杂交不亲和的障碍,C 正确;D、愈伤组织具有分裂旺盛的特点,容易受到培养条件和外界环境的影响而产生突变,是诱变育种的良好材料,因此,利用愈伤组织进行诱变处理,可以显著提高突变频率,D 正确。故选B。1 0.如图为烟草植物组织培养过程的流程图。下列有关叙述
19、正确的是()X细胞_ _ _ _ _ _烟草植 株 阵 翁 魏 里|愈伤组织|袋厢祠”丽A.经过过程,细胞的形态和结构未发生变化B.过程表示脱分化,其实质是基因的选择性表达C.植物组织培养的培养基中不需要加入有机营养物质D.组织培养可用于培育转基因植物或生产某些中药【答案】D【分析】分析题图:图示为烟草植物组织培养过程的流程图,其中表示获得外植体的过程,为脱分化过程,为再分化过程,是获取愈伤组织细胞,为个体发育过程。【详解】A、过程为脱分化的过程,形成的愈伤组织细胞为无定形状态,所以经过过程,细胞的形态和结构发生了变化,A 错误;B、过程表示再分化形成胚状体,其实质是基因的选择性表达,B 错误
20、;C、离体的外植体不能进行光合作用,所以植物组织培养的培养基中需要加入有机营养物质,C 错误:D、由图可知,植物组织培养可获得细胞的代谢产品(培养到愈伤组织时期即可)和植株,所以组织培养可用于培育转基因植物或生产某些中药,D 正确。故选D。1 1.如图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径,下列叙述不正确的是()一杉怖紫符伤织熊组一个胞单细紫杉爵A.该途径得到高产细胞群后转移到液体培养基中扩大培养B.需在无菌和人工控制的条件下进行C.经过程细胞的形态和结构发生了变化D.过程一般需要适当时间和强度的光照【答案】D【分析】分析题图可知,图示是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径,其中表示脱分化过程
21、,表示将愈伤组织分散成单个细胞,表示细胞增殖过程。【详解】A、过程表示细胞大量增殖的过程,需使用液体培养基,有利于细胞增殖,A 正确;B、为防止污染,需在无菌和人工控制的条件下进行,B 正确;C、图中是脱分化过程,经该过程细胞的形态和结构发生了变化,成为高度液泡化的薄壁细胞,C 正确;D、过程是脱分化过程,需要进行避光处理,D 错误。故选D。12.通过植物体细胞杂交,科学家培育出了白菜一甘蓝植株,下列相关叙述错误的是()A.植物体细胞杂交将来源不同的植物体细胞,在一定条件下融合成杂种细胞B.人工诱导原生质体融合,可以采取物理法和化学法C.在进行植物体细胞杂交之前,需要先获得原生质体D.植物体细
22、胞杂交技术能打破生殖隔离,培育出新品种【答案】A【分析】1、植物体细胞杂交包括植物细胞融合和植物组织培养两个阶段,原理为细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。2、可用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞的细胞壁,获得原生质体。【详解】A、在进行植物体细胞杂交之前,先用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,获得原生质体,A 错误;B、人工诱导原生质体融合,可以采取物理法(离心、振动、电激)和化学法(聚乙二醇),B 正确;C、在进行植物体细胞杂交之前,先用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,获得原生质体,C 正确:D、植物体细胞杂交技术能打破生殖隔离,克服远缘杂交不亲和的障碍,培育出新品种,D 正确。故选Ao13.下列属于植物
23、细胞工程实际应用的是()兰花试管苗的生产 培育抗盐碱的烟草培育抗虫棉培育单育1 号烟草生产四倍体草莓从野生人参细胞内提取人参皂贰干粉 培育无子西瓜 生产脱毒马铃薯工厂化生产紫杉醇A.B.C.D.【答案】C【分析】植物细胞工程实际应用:1、植物繁殖的新途径:(1)快速繁殖:(2)作物脱毒。2、作物新品种的培育:(1)单倍体育种;(2)突变体的利用。3、细胞产物的工厂化生产。【详解】兰花试管苗的生产利用r 植物组织培养技术,正确;植物组织培养过程中容易发生基因突变,通过筛选可获得抗盐植物,属于细胞工程,正确;培育抗虫棉属于基因工程的应用,还需要运用植物组织培养技术,正确;培育单育1 号烟草过程中,
24、利用花粉离体培养技术培育单倍体幼苗,正确;生产四倍体草莓是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,错误:从野生人参细胞内提取人参皂戒干粉不属于植物细胞工程实际应用,将人参细胞培养到愈伤组织阶段,从愈伤组织中提取人参皂甘属于植物细胞工程的实际应用,错误;培育无子西瓜的原理是染色体变异,不属于植物细胞工程实际应用,错误;利用马铃薯分生区(如茎尖)细胞进行植物组织培养,形成脱毒苗,正确;工厂化生产抗癌物质-紫杉醇,采用的是植物细胞工程技术,正确。综合以上可知,属于植物细胞工程实际应用的是,故选C。1 4.人工种子,就是将组织培养产生的体细胞胚和性细胞胚包裹在能提供养分的胶囊里,再在胶囊外包上一层具有保护功能
25、和防止机械损伤的外膜,形成一种类似于种子的结构。下列有关人工种子的叙述,错误的 是()A.人工种子的胚状体通过植物组织培养技术得到B.人工种皮、人工胚乳与正常种子相应结构的作用相似C.通过体细胞胚状体得到的植株,不能再进行有性生殖D.解决某些作物发芽率低、繁殖力差、结子困难等问题【答案】C【分析】(1)植物的种子一般是由种皮和胚两部分构成,种皮通常起保护作用,子叶或胚乳含有大量营养物质,单子叶植物种子的营养物质在胚乳,双子叶植物的种子的营养物质在子叶里。胚包括胚根(将来发育成根)、胚芽(将来发育成茎和叶)、胚轴(连接茎和根的部位)和子叶。胚是新植物体的幼体;(2)胶状物质能够提供营养物质,相当
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