1、植物细胞工程的基本技术 (20分钟70分)一、选择题(共7小题,每小题5分,共35分)1. 以下为植物体细胞杂交技术流程图,其中甲和乙分别表示两种二倍体植物细胞,所含有的染色体组分别是AA和BB。据图分析正确的是() A.经过程获得的a、b称为原生质层B.c细胞只有AABB这一种类型C.过程和分别是分化和再分化D.植物d可育【解析】选D。经过程获得的a、b称为原生质体,A错误;融合的细胞有三种:AAAA、BBBB、AABB,另有些细胞可能没有融合,所以共有五种细胞:AAAA、BBBB、AABB、AA、BB,B错误;过程和分别是脱分化和再分化过程,C错误;获得的植物d是经过筛选后的植物类型,基因
2、型为AABB,含同源染色体,而且可育,D正确。2.如图为植物组织培养的基本过程,则制作人工种子、生产人参皂苷干粉,应分别选用的编号是() A.B.C.D.【解析】选B。图中为离体的植物组织或器官,为愈伤组织,为胚状体,为新植物体。人工种子是指通过植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料,通过人工薄膜包装得到的种子。因此,要制作人工种子,应该选择编号;要获得细胞代谢产物,应该培养到愈伤组织。因此,生产人参皂苷干粉,应该选择编号,故B正确。3.下面关于植物细胞工程的叙述,正确的是()不同种植物的叶肉细胞融合时,应先去掉细胞膜叶肉细胞脱分化后,可形成无定形状态的薄壁细胞叶肉细胞经过再分化
3、过程,可形成愈伤组织叶肉细胞离体培养时,可以表现出细胞全能性A.B.C.D.【解析】选B。植物细胞融合应去掉细胞壁而不是细胞膜;高度分化的叶肉细胞经脱分化后,可形成愈伤组织,愈伤组织是无定形状态的薄壁细胞团;高度分化的植物细胞必须在离体培养的状态下才能表现出全能性。4.如图为植物体细胞杂交及组织培养过程示意图。下列说法不正确的是() A.过程分别需要用胰蛋白酶和聚乙二醇进行处理B.高尔基体在过程发挥了重要作用C.过程需要更换培养基,才能进一步分化为植株D.若A、B的基因型分别为Rr、Yy,则杂种植株的基因型为RrYy【解析】选A。题图中为用纤维素酶和果胶酶对植物细胞A、B进行去除细胞壁的处理,
4、为用聚乙二醇融合法等诱导原生质体融合,A错误;为新细胞壁再生的过程,高尔基体与植物细胞壁的形成有关,B正确;过程分别使用诱导脱分化培养基和诱导再分化培养基,需要更换培养基,才能进一步分化为植株,C正确;若A、B的基因型分别为Rr、Yy,则杂种植株的基因型为RrYy,D正确。5.以二倍体兰花花药为外植体,经植物组织培养过程获得兰花植株,下列相关叙述不正确的是() A.为防止杂菌污染,过程要进行严格的无菌操作B.过程需在培养基中添加多种植物激素以利于再分化C.该育种过程体现了细胞的全能性D.经过程形成的植株中可筛选获得纯合的二倍体【解析】选B。植物组织培养的过程要求无菌无毒的环境,其中外植体要进行
5、消毒处理,而培养基需灭菌处理,即过程要进行严格的无菌操作,A正确;过程需在培养基中添加多种植物激素以利于脱分化,B错误;高度分化的细胞首先经过脱分化后形成愈伤组织,然后再分化形成植株,整个育种过程体现了植物细胞的全能性,C正确;过程形成的植株中可筛选获得纯合的二倍体兰花植株,D正确。6.甲种植物细胞和乙种植物细胞的结构如图所示(仅显示细胞核),将甲、乙两种植物细胞去掉细胞壁后,诱导二者的原生质体融合,形成单核的杂种细胞,若经过组织培养得到了杂种植株,则该杂种植株是()A.二倍体,基因型是DdYyRrB.三倍体,基因型是DdYyRrC.四倍体,基因型是DdYyRrD.四倍体,基因型是DDddYY
6、yyRRrr【解析】选C。甲细胞含2个染色体组,乙细胞也含2个染色体组,但由于彼此属于不同的物种,染色体组彼此不同,所以融合后产生的杂种细胞含有4个染色体组,应属于异源四倍体,基因型为DdYyRr。7.用植物组织培养方法诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力的胚状体结构,再包裹上人造种皮,可制成人工种子,其过程如图。下列相关叙述错误的是() A.图示过程依据的原理是植物细胞的全能性B.进行过程时,不需要用纤维素酶和果胶酶去掉植物细胞的细胞壁C.再分化发生在过程,是愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程D.脱分化过程需避光培养,有利于愈伤组织的形成【解析】选C。图示过程依据的原理是植物细胞的全能性
7、,A正确;进行脱分化过程时,不需要用纤维素酶和果胶酶去掉植物细胞的细胞壁,B正确;再分化发生在过程,是愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程,C错误;脱分化形成愈伤组织的过程,需要避光培养,D正确。二、非选择题(共2小题,共35分)8.(20分)如图所示为胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作接入试管后,在一定条件下形成试管苗的培育过程,请据图回答下列问题。 (1)此过程依据的原理是_。B阶段细胞进行的分裂方式是_,B阶段除了进行细胞分裂外,还进行_等。(2)B阶段需要光照,原因是_。(3)试管苗的根细胞没有叶绿素,而叶肉细胞具有叶绿素,这是_的结果。(4)A、B两过程能否在同一培养基上进行?_。为什么
8、?_。【解析】(1)植物组织培养是指将单个细胞培养成完整个体,这充分体现了植物细胞的全能性;A阶段为脱分化,B阶段为再分化,B阶段细胞进行的分裂方式为有丝分裂,B阶段除了进行细胞分裂外,还要进行细胞分化。(2)植物组织培养在B(再分化)阶段,愈伤组织生根、发芽,并且芽发育成叶,叶绿素需要在光照条件下才能合成。(3)在植物体的不同部位进行不同的生命活动,合成不同的物质,这是基因选择性表达的结果。(4)由于A(脱分化)和B(再分化)两阶段进行的处理及营养、环境要求不同,所以两者不能在同一培养基上进行。答案:(1)植物细胞的全能性有丝分裂细胞分化(2)芽发育成叶,叶肉细胞中叶绿素的形成需要光照(3)
9、基因选择性表达(4)不能A(脱分化)和B(再分化)两阶段进行的处理及营养、环境要求不同9.(15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_。(6)利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种过程中,遗传物质的传递是否遵循孟
10、德尔的遗传规律?_。为什么?_。【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
11、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。(6)孟德尔的遗传规律发生在有性生殖的减数分裂过程中,而植物体细胞杂交过程中细胞增殖的方式是有丝分裂,没有减数分裂,故此过程遗传物质的传递不遵循孟德尔遗传规律。答案:(1)去掉细胞壁,分离出有活力的原生质体酶解法(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(6)不遵循有性生殖的过程中进行减数分裂,才遵循孟德尔的遗传规律【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
12、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。 (10分钟30分)1.(6分)(不定项)从基因型为Aa的某植物营养器官中获取细胞,显微观察如图所示。下列对该图示细胞的叙述正确的是() A.若将X细胞离体培养成完整植株,培养过程要用纤维素酶和果胶酶处理B.将Y细胞离体培养成幼苗后用秋水仙素处理,所得植株为纯合子C.将X和Y融合并经组织培养形成的植株为四倍体D.X和Z细胞的形态不同,但核DNA一般相同【解析】选C、D。植物体细胞杂交时,要
13、用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,获得具有活力的原生质体,如果用X细胞离体培养成植株,需经过植物组织培养,不需要去除细胞壁;将Y细胞离体培养成幼苗后用秋水仙素处理,所得植株(基因型为AAaa)为杂合子;将X(Aa)和Y(Aa)融合并经组织培养形成的植株为四倍体(AAaa);X和Z细胞的形态不同,但都是由一个细胞(受精卵)增殖分化而来,因而核DNA一般相同。2.(6分)(不定项)如图表示利用棉花叶肉细胞原生质体进行遗传改良的过程,据图分析错误的是() A.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.过程能定向诱导原生质体产生优良性状的改变C.过程中叶肉细胞失去了其特有的结构和功能D.过程需用
14、相同配比的激素处理【解析】选B、D。植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,因此常选用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,A正确;紫外线照射诱导生物变异属于基因突变,具有不定向性,B错误;过程为脱分化,其目的是使原有细胞恢复分裂和分化能力,即失去了其特有的结构和功能,C正确;过程为脱分化,过程为再分化,需用不同浓度配比的激素进行诱导,D错误。【补偿训练】实验人员利用矮牵牛(二倍体,2n=14)的红色花瓣细胞(液泡呈红色)与枸杞(四倍体,4n=48)叶肉细胞,制备了相应的原生质体,并诱导其融合,经筛选、培养获得杂种植株。下列有关叙述正确的是()A.原生质体融合后直接进行组织培养,获得杂种植株B.可利用电融合
15、、离心等方法诱导原生质体融合C.在显微镜下只能观察到花瓣细胞、枸杞细胞和花瓣枸杞杂种细胞D.若原生质体均为两两融合,则融合后的细胞中染色体数目均为62条【解析】选B。原生质体融合后需要先再生出新的细胞壁后才能进行组织培养,A项错误;可利用电融合、离心等方法诱导原生质体融合,B项正确;显微镜下可见到未融合的花瓣细胞、枸杞细胞,也可见到花瓣花瓣细胞、枸杞枸杞细胞(同种细胞融合的细胞),还有花瓣枸杞杂种细胞,C项错误;两两融合的原生质体,若是花瓣花瓣细胞,则融合后的细胞中染色体数目为28条,若是枸杞枸杞细胞,则融合后的细胞中染色体数目为96条,若是花瓣枸杞杂种细胞,则融合后的细胞中染色体数目为62条
16、,D项错误。【实验探究】3.(18分)(2020天津等级考)某植物有A、B两品种。科研人员在设计品种A组织培养实验时,参照品种B的最佳激素配比(见下表)进行预实验。 品种B组织培养阶段细胞分裂素浓度/(molL-1)生长素浓度/(molL-1)诱导形成愈伤组织m1n1诱导形成幼芽m2n2诱导生根m3n3据表回答:(1)阶段时通常选择茎尖、幼叶等作为外植体,原因是_。(2)在、阶段中发生基因选择性表达的是_阶段。(3)为确定品种A的阶段的最适细胞分裂素浓度,参照品种B的激素配比(m12.0),以0.5 molL-1为梯度,设计5个浓度水平的实验,细胞分裂素最高浓度应设为_molL-1。(4)阶段
17、时,科研人员分别选用浓度低于或高于n3 molL-1的生长素处理品种A幼芽都能达到最佳生根效果,原因是处理幼芽时,选用低浓度生长素时的处理方法为_,选用高浓度生长素时的处理方法为_。(5)在_阶段用秋水仙素对材料进行处理,最易获得由单个细胞形成的多倍体。【解析】本题主要考查植物组织培养和植物激素调节。(1)茎尖、幼叶分化程度低,分裂能力强,在组织培养中作为外植体,容易经诱导产生愈伤组织。(2)在组织培养的脱分化和再分化过程中,均会发生基因的选择性表达。(3)为确定品种A的阶段最适细胞分裂素浓度,参照品种B的激素配比,以0.5 molL-1为梯度,设计5个浓度水平的实验,m1应为中间浓度,则最高浓度应为m1+1.0 molL-1。(4)生根效果与所用生长素浓度及处理方法、处理时间有关,用低浓度生长素处理时,可用浸泡法进行较长时间处理;用高浓度生长素处理时,可用沾蘸法进行短时间处理,二者可取得相同的处理效果。(5)秋水仙素抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成,阶段细胞分裂旺盛,秋水仙素作用较大,用秋水仙素处理容易获得由单个细胞形成的多倍体。答案:(1)细胞分化程度低,容易诱导产生愈伤组织(2)、(3)m1+1.0(4)浸泡法(长时间处理)沾蘸法(短时间处理)(5)
