1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。五植物细胞工程的基本技术(30分钟100分)一、选择题(共4小题,每小题6分,共24分)1.植物组织培养可以形成愈伤组织,下列有关愈伤组织的叙述错误的是()A.愈伤组织是离体细胞经过脱分化形成的B.形成愈伤组织的培养基不需含有机分子C.愈伤组织可以形成具有生根能力的胚状结构D.愈伤组织细胞的线粒体和核糖体可能发生碱基互补配对【解析】选B。植物组织培养中,植物离体细胞经过脱分化过程形成愈伤组织,选项A正确。对植物愈伤组织的培养,需要加入大量元素、微量元素、植物激素、有机物等
2、,选项B错误。愈伤组织具有发育成完整个体的潜能,可以分化成具有生根发芽能力的胚状结构,选项C正确。线粒体是半自主性细胞器,有DNA,可以自主进行转录和复制,在细胞分裂时也会复制;核糖体合成多肽时,tRNA和mRNA之间会发生碱基互补配对,以连接上相应的氨基酸,选项D正确。2.(2020武汉高二检测)下列关于植物组织培养的叙述中,错误的是()A.培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压B.培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化C.离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织D.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相同【解析】选D。植物组织培养初期,
3、由于细胞尚不能进行光合作用,因此添加有机物蔗糖作为碳源,提供营养,同时蔗糖可以调节渗透压,故A项正确。植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素,按照不同的顺序使用生长素、细胞分裂素,会得到不同的实验结果;当同时使用这两类激素时,两者用量的比例影响植物细胞的发育方向,故B项正确。由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程,称为植物细胞的脱分化,离体的植物器官或组织必须通过脱分化的方式来形成愈伤组织,故C项正确。取绿色开花植物的来自不同部位的体细胞和生殖细胞分别进行植物组织培养,由于生殖细胞的基因型与亲本不同,得到的愈伤组织基因型与亲本也不相同,故D项错误。3.(2
4、021日照高二检测)紫花苜蓿产量高,营养丰富,但耐酸性差,作为饲料易造成家畜臌胀病;百脉根耐酸性强,叶片因富含缩合单宁可防止反刍动物臌胀病的发生。研究人员通过植物体细胞杂交最终获得抗臌胀病的新型苜蓿。下列叙述错误的是()A.植物体细胞杂交过程中需要先用酶解法去除细胞壁获得原生质体B.诱导原生质体融合的方法有物理法、化学法和生物法三种C.抗臌胀病型苜蓿新品种与紫花苜蓿、百脉根均不属于同一物种D.体细胞杂交育种的过程体现了细胞膜的流动性和细胞的全能性【解析】选B。由于植物细胞外面有一层细胞壁,这层细胞壁阻碍着细胞间的杂交,因此在杂交之前必须先利用纤维素酶和果胶酶去除这层细胞壁,获得具有活力的原生质
5、体,A正确;诱导原生质体融合的方法有物理法和化学法两种,B错误;抗臌胀病型苜蓿新品种与紫花苜蓿、百脉根均存在生殖隔离,均不属于同一物种,C正确;植物体细胞杂交技术中,不同植物的细胞通过细胞融合技术形成杂种细胞体现了细胞膜的流动性,利用植物的组织培养将杂种细胞培育成杂种植株体现了细胞的全能性,D正确。4.(2021北京高二检测)植物体细胞杂交需要分离出有活力的原生质体,研究者通过实验研究了酶解时间对原生质体产量和活力的影响,结果如图。相关叙述错误的是()注:原生质体活力=(有活力的原生质体数/原生质体总数)100%A.利用纤维素酶和果胶酶去壁后可分离得到原生质体B.随酶解时间延长两种原生质体产量
6、均先增加后减少C.适宜两植物细胞的最佳酶解时间分别为10 h和12 hD.原生质体活力可通过质壁分离与复原实验进行验证【解析】选D。细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,则利用纤维素酶和果胶酶去壁后可分离得到原生质体,A正确;据图分析,随酶解时间延长两种原生质体产量均先增加后减少,B正确;据图分析,清水紫花苜蓿和里奥百脉根的最佳酶解时间分别为10 h和12 h,C正确;原生质体已经去除细胞壁,不能发生质壁分离和复原,D错误。【补偿训练】下列关于植物体细胞杂交的叙述,正确的是()A.去掉细胞壁获得有活力的原生质体的唯一方法是酶解法 B.因基因选择性表达导致原生质体和植物细胞形态不同 C.杂种细胞再生细
7、胞壁主要与线粒体和高尔基体有关 D.有丝分裂和减数分裂是植物体细胞杂交过程中细胞分裂的主要方式【解析】选C。目前最常用的去除细胞壁的方法是酶解法,但不是唯一的方法,A项错误;细胞壁对植物细胞具有保护和支持的作用,去除细胞壁后,原生质体呈球状,与基因选择性表达无关,B项错误;植物细胞壁的成分主要是纤维素,而高尔基体参与合成纤维素,过程中需要线粒体提供ATP,C项正确;植物体细胞杂交最后的结果是得到完整的杂种植株的幼苗,没有经过减数分裂,D项错误。二、非选择题(共6小题,共76分)5.(10分)研究发现,经水浴处理后再组织培养获得的草莓幼苗脱毒效果更好。下图表示脱毒苗培养的过程。请回答下列问题:
8、(1)植物组织培养首先要通过脱分化过程,脱分化是指_的过程。植物组织培养还要通过_过程。(2)选材是植物组织培养取得成功的条件之一,胡萝卜组织培养实验中要强调切取含有形成层部分,原因是_。获得的草莓脱毒苗要剥取茎尖,原因是_。(3)经水浴处理后再组织培养获得的草莓幼苗脱毒效果更好,原因可能有_ (写一点),剥取的茎尖需要进行_处理。【解析】(1)植物组织培养的过程中,关键的步骤是脱分化与再分化,脱分化是指已经分化的细胞,经过诱导后,失去其特有的结构和功能而转变为未分化细胞的过程。植物组织培养即外植体通过脱分化形成愈伤组织,然后通过再分化形成胚状体或者丛芽的过程。(2)在植物组织培养过程中,选择
9、的外植体分化程度越低,分裂能力越强,培养越容易成功,因此在组织培养过程中选择形成层的细胞,因为形成层的细胞分化程度低、分裂能力强,易脱分化。获取脱毒的幼苗一般选择茎尖为外植体,因为茎尖所含的病毒少或无病毒,获得的脱毒苗不会或极少感染病毒。(3)水浴处理有利于延缓病毒增殖扩散速度,比脱毒效果更好,由于植物组织培养过程中需要在无菌的条件下进行,故剥取的茎尖需要进行无菌处理。答案:(1)已经分化的细胞,经诱导后失去其特有的结构和功能而转变为未分化细胞再分化(2)形成层细胞分化程度低,分裂能力强,易脱分化茎尖所含病毒少或无病毒(3)延缓病毒增殖扩散速度无菌6.(12分)(2021青岛高二检测)大米中铁
10、的含量极低,科研人员通过基因工程、植物组织培养等现代生物技术,培育出了铁含量比普通大米高60%的转基因水稻,改良了稻米的营养品质。如图为培育转基因水稻过程示意图,其中为过程,EcoR、Hind、BamH为限制酶。(1)该转基因水稻培育过程中选取的目的基因是_。PCR是获取大量目的基因的一种方法,PCR反应体系的成分中有两种引物,在复性时引物会结合到互补DNA链,对这两种引物的设计要求之一是:两种引物之间不能碱基互补配对,试分析原因:_;PCR反应体系的成分中能够决定复制特定DNA片段的是_(填“模板”“引物”或“Taq酶”);从引物设计的角度考虑,如果目的基因两侧没有酶切位点,用PCR技术_(
11、填“可以”或“不可以”)为目的基因设置酶切位点。(2)完成图中过程需选用_限制酶处理Ti质粒和含目的基因的DNA。为了筛选成功导入重组质粒的农杆菌,1号培养基需要加入_。诱导组织细胞失去分化的是_号培养基。(3)图中过程,属于_技术,该技术依据的基本原理(理论基础)是_。【解析】(1)据图分析,目的基因为铁合蛋白基因。两种引物之间若能碱基互补配对,会导致引物结合形成双链,降低引物与DNA模板链结合的效率。PCR过程中,根据一段已知目的基因的核苷酸序列来合成引物,所以决定复制特定DNA片段的是引物。获得目的基因后一般需要将目的基因连接到质粒载体上,在引物上加酶切位点可以使后续的连接过程简单、可控
12、,因此如果目的基因两侧没有酶切位点,用PCR技术可以为目的基因设置酶切位点。(2)图中过程为基因表达载体的构建。若选用EcoR,会破坏目的基因;由于目的基因两侧的酶切位点被Hind、BamH识别,且质粒中也存在同样的酶切位点,则所选用的限制酶为BamH和Hind。质粒中的标记基因是潮霉素抗性基因,所以成功导入重组质粒的农杆菌能够抗潮霉素,则1号培养基需要加入潮霉素。3号培养基中培养的为愈伤组织,其为脱分化的结果,则诱导组织细胞失去分化的是2号培养基。(3)据图分析,过程属于植物组织培养,依据的原理是植物细胞的全能性。答案:(1)铁合蛋白基因防止引物之间结合形成双链,降低引物与DNA模板链结合的
13、效率引物可以(2)BamH和Hind潮霉素2(3)植物组织培养植物细胞的全能性7.(12分)如图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答:(1)步骤是_,最常用的方法是_。(2)在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中,运用的技术手段是_,其中步骤相当于_,步骤相当于_。(3)原生质体融合的目的是获得_。远缘杂交的两个亲本的遗传特征能够在新的植物体上有所表现,其根本原因是_。(4)若远缘杂交亲本A和B都是二倍体,则杂种植株为_倍体。(5)从理论上讲,杂种植株的育性为_。若运用传统有性杂交方法能否实现?_,原因是_。【解析】(1)用纤维素酶和果胶酶来分解细胞壁(即酶解法)是最常用的制备植物原生质体的方
14、法。(2)由杂种细胞培育到杂种植株运用了植物组织培养技术,经历脱分化和再分化两个重要阶段。(3)原生质体融合是为了获得杂种细胞,当原生质体A和B的融合体再生出细胞壁就意味着杂种细胞的形成。杂种植株同时具备两个杂交亲本的遗传物质,能够表现出两个亲本的遗传特性。(4)若亲本A和B都是二倍体,则杂种植株的体细胞内有四个染色体组,为四倍体。(5)杂种植株的细胞内具有同源染色体,理论上讲是可以进行减数分裂产生正常配子的,是可育的。不同物种间存在生殖隔离,不会实现有性杂交,即使能杂交,也不会产生可育后代,植物体细胞杂交打破了这种生殖隔离,克服了远缘杂交不亲和的障碍。答案:(1)去掉细胞壁,分离出有活力的原
15、生质体酶解法(2)植物组织培养脱分化再分化(3)杂种细胞获得双亲的遗传物质(两个亲本的遗传物质)(4)(异源)四(5)可育不能不同种生物之间存在生殖隔离【互动探究】(1)杂种植株并没有拥有两种植物全部的性状,为什么?提示:尽管杂种植株细胞内拥有两种植物的全部基因,但不同种生物之间的基因表达是相互影响的。(2)杂种植株生长发育的过程中遵循孟德尔遗传规律吗?试分析原因。提示:遵循。杂种植株细胞内有同源染色体,能进行正常的减数分裂,即能够开花结果,遵循孟德尔遗传规律。8.(12分)回答下列有关植物组织培养的问题。(1)用于植物组织培养的植物材料称为_。(2)组织培养中的细胞,从分化状态转变为未分化状
16、态的过程称为_。(3)在再分化阶段所用的培养基中,含有植物激素X和植物激素Y,逐渐改变培养基中这两种植物激素的浓度比,未分化细胞群的变化情况如图所示,据图指出两种激素的不同浓度比与形成芽、根、愈伤组织的关系:当植物激素X与植物激素Y的浓度比等于1时,_;_;_。(4)若植物激素Y是生长素,在植物组织培养中其主要作用是_,则植物激素X的名称是_。【解析】(1)植物组织培养是在离体情况下将植物组织、器官(称外植体)培育成一个个体的过程,所以用于植物组织培养的植物材料称为外植体。(2)植物组织培养包括脱分化和再分化两个重要的过程。其中脱分化是指组织培养中的细胞,从分化状态转变为未分化状态的过程。(3
17、)由图可知:当植物激素X与植物激素Y的浓度比等于1时,未分化细胞群经分裂形成愈伤组织;当植物激素X与植物激素Y的浓度比大于1时,未分化细胞群分化形成芽;当植物激素X与植物激素Y的浓度比小于1时,未分化细胞群分化形成根。(4)由以上分析可知:激素X是细胞分裂素,激素Y是生长素。答案:(1)外植体(2)脱分化(3)未分化细胞群经分裂形成愈伤组织当植物激素X与植物激素Y的浓度比大于1时,未分化细胞群分化形成芽当植物激素X与植物激素Y的浓度比小于1时,未分化细胞群分化形成根(4)促进细胞的生长(伸长)细胞分裂素9.(15分)“白菜-甘蓝”是科学家用细胞工程的方法培育的蔬菜新品种,它具有生长期短、耐热性
18、强和易储存等优点。如图是“白菜-甘蓝”培育过程示意图,请完成下列问题:(1)由杂种细胞D培育成“白菜-甘蓝”植株,采用的技术手段是_。该过程说明植物细胞具有_。(2)要制备“白菜-甘蓝”的人工种子,要在过程d中选取具有生根发芽能力的_结构,包裹上人造种皮制得。(3)在过程d培养中,培养基的成分通常包括水、_、有机营养和_等,同时,在培养过程中,除必要的温度、光照和氧气等外界条件外,另一个成功的关键是操作过程中必须保证_操作。(4)在过程a中诱导原生质体融合最常用的诱导剂是_,融合依据的原理是_。【解题关键】解答本题需明确以下两点:(1)图示信息:明确过程a表示诱导原生质体融合,过程b表示再生出
19、新细胞壁的过程,过程c表示脱分化过程,过程d表示再分化过程。(2)关键信息:明确植物体细胞杂交分为两个阶段,第一个阶段是植物体细胞原生质体融合成杂种细胞,第二个阶段是杂种细胞培养出杂种植株。【解析】(1)由杂种细胞D培育成“白菜-甘蓝”植株,采用的技术手段是植物组织培养,该过程说明植物细胞具有全能性。(2)要制备“白菜-甘蓝”的人工种子,要在过程d中选取具有生根发芽能力的胚状体结构,包裹上人造种皮制得。(3)过程d表示再分化,在该过程培养中,培养基的成分通常包括水、无机盐、有机营养和植物激素等;同时,在培养过程中,除必要的温度、光照和氧气等外界条件外,成功的另一个条件是必须保证无菌操作。(4)
20、在过程a中诱导原生质体融合最常用的诱导剂是聚乙二醇(PEG),融合依据的原理是细胞膜的流动性。答案:(1)植物组织培养全能性(2)胚状体(3)无机盐植物激素无菌 (4)聚乙二醇(PEG)细胞膜的流动性【互动探究】(1)过程d为什么需要光照?提示:叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件。(2)“白菜-甘蓝”的根细胞没有叶绿素,而叶的叶肉细胞具有叶绿素,这是为什么?提示:基因选择性表达的结果。10.(15分)通过细胞工程技术,利用甲、乙两种高等植物的各自优势,培育具有抗病、耐盐优良性状的杂种植株。请回答下列问题: (1)A处理目前最常用的方法是_。PEG诱导形成B的原理是_。将甲、乙原生质体放在等渗溶
21、液中其形态为_。B是否再生出细胞壁,检测方法是_。 (2)幼苗C具有的优良性状是_。 由C得到目的植株的选择根本上改变了该植物群体的_。 (3)若甲的基因型为yyRr,乙的基因型为MMNn,取甲、乙的花粉进行融合,融合的细胞类型有_种,其中yRMn的育性是_(填“可育”或“不可育”)。【解析】(1)过程A是获取原生质体,常用酶解法去除细胞壁,使用的酶是纤维素酶和果胶酶。PEG诱导植物原生质体融合形成B,原理是细胞膜的流动性;将甲、乙原生质体放在等渗溶液中其形态为圆球形;质壁分离是细胞壁与原生质体的分离现象,因此可以用质壁分离实验来检测B是否再生出细胞壁。(2)愈伤组织在含有钠盐的选择培养基的作用下,淘汰不耐盐个体,得到的都是耐盐个体,从而使种群的基因频率发生改变。(3)甲花粉的基因型可能为yR、yr,乙花粉的基因型可能为MN、Mn。取甲、乙的花粉进行融合,融合的细胞类型有yyRR、yyrr、MMNN、MMnn、yRMN、yRMn、yrMN、yrMn、yyRr、MMNn,共10种,其中yRMn无同源染色体,是不可育的。答案:(1)酶解法(纤维素酶和果胶酶处理)细胞膜的流动性圆球形质壁分离实验 (2)耐盐基因频率 (3)10不可育关闭Word文档返回原板块