1、第 2 章细胞工程第 1 节植物细胞工程一植物细胞工程的基本技术课后篇巩固提升基础巩固1.某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。为尽快推广种植,可应用多种技术获得大量优质苗,下列技术中不能选用的是()A.利用茎段扦插诱导生根技术快速育苗B.采用花粉粒组织培养获得单倍体苗C.采集幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上D.采用幼叶、茎尖等部位的组织进行组织培养答案 B解析花粉粒组织培养得到的是单倍体苗,与原植株相比,该单倍体遗传物质发生变化,性状也可能改变,可能会影响观赏品质。2.某兴趣小组研究了培养基中生长素与细胞分裂素含量的比值对烟草愈伤组织分化的影响,得到如下表所示结果。组别生长素(mg
2、L-1)细胞分裂素(mgL-1)分化状况甲 20.02分化形成根乙 20.2不分化丙 20.5分化形成芽下列叙述不正确的是()A.愈伤组织在生长过程中细胞的核膜、核仁会出现周期性变化B.培养在乙组培养基中的烟草愈伤组织细胞丧失了细胞全能性C.两种激素含量比值的变化会导致愈伤组织细胞出现稳定性差异D.生长素与细胞分裂素含量的比值高时有利于愈伤组织分化形成根答案 B解析愈伤组织是植物细胞脱分化后形成的,能够继续进行有丝分裂,所以愈伤组织在生长过程中细胞的核膜、核仁会出现周期性变化,A项正确;培养在乙组培养基中的烟草愈伤组织虽然不分化,但没有丧失细胞全能性,条件适合的情况下仍然可以发育为一个完整的新
3、个体,B 项错误;据表分析,两种激素含量比值的变化会导致愈伤组织出现不同的分化方向,即细胞出现稳定性差异,C 项正确;从题表数据可知,生长素与细胞分裂素含量的比值高时有利于愈伤组织分化形成根,D项正确。3.1958 年,美国科学家斯图尔德应用植物组织培养技术,将二倍体胡萝卜韧皮部的一些细胞进行离体培养,最终发育成完整的新植株(如图)。关于这一科学事实,下列叙述中错误的是()实验需要无菌和人工控制的条件培养基中需添加植物激素、无机盐、糖类等物质取胡萝卜的其他部分(如茎、叶、花)不能培养成小植株韧皮部细胞通过有丝分裂增加数目图中培养瓶 1 和试管 2 中的成分相同该实验证明了植物细胞具有全能性A.
4、B.C.D.答案 B解析植物组织培养需要在无菌的条件下进行,在人工配制的培养基上培养,给予适宜的培养条件,正确;培养基中需添加植物激素调节生命活动,添加无机盐、糖类等营养物质满足植物代谢的需求,正确;植物组织培养利用植物细胞的全能性的原理,胡萝卜的其他部分(如茎、叶、花)细胞也具有全能性,因此能培养成小植株,错误;植物组织培养过程中细胞只能进行有丝分裂,正确;图中培养瓶 1中进行的是脱分化过程,而试管 2 中试管苗进一步进行细胞分裂和分化,且试管苗可以进行光合作用,因此二者的培养基成分不完全相同,错误;植物组织培养证明了植物细胞具有全能性,正确。综上所述,B项符合题意。4.将菊花外植体接种到培
5、养基中,可以培育出菊花试管苗。下列叙述正确的是()A.将菊花茎段插入时应注意方向,不应倒插,是为了防止杂菌污染B.培养基中添加蔗糖的目的是提供营养,同时调节渗透压C.培养基中生长素与细胞分裂素的比值低时,有利于根的形成D.长出丛芽和生根的过程中菊花组织细胞的遗传物质要发生改变答案 B解析将菊花茎段插入时应注意方向,不应倒插,是为了生长素的极性运输,保证成活率,A项错误;植物组织培养时在培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压,B项正确;生长素与细胞分裂素的用量比值高时,有利于根的形成,C 项错误;长出丛芽和生根的过程是细胞分化的结果,菊花组织细胞的遗传物质没有发生改变,D项错误。5.为了培
6、育菊花新品种,科学家利用二倍体野生夏菊和六倍体栽培秋菊进行杂交,培育过程如下图所示。下列有关叙述正确的是()A.野生夏菊和栽培秋菊通过植物体细胞杂交得到四倍体植株B.d 植株含有夏菊和秋菊的遗传物质,形成 d 植株的过程中,遗传物质的传递遵循孟德尔的遗传规律C.过程常选择酶解法去除细胞壁,一般在等渗溶液中进行D.过程有关的细胞器只有高尔基体比较活跃答案 C解析野生夏菊是二倍体,栽培秋菊是六倍体,两者通过植物体细胞杂交得到的是八倍体植株,A项错误;d 植株含有夏菊和秋菊的遗传物质,形成 d 植株的过程中,遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传规律,B 项错误;过程表示通过酶解法去壁,为了防止原生质体变
7、形,该过程需要在等渗溶液中进行,C项正确;过程表示融合后的原生质体再生出细胞壁形成杂种细胞 c,该过程中较活跃的细胞器有高尔基体、线粒体等,D项错误。6.如图表示菊花的嫩枝的离体培养过程,请回答下列问题。(1)对菊花来说,要选取生长旺盛的嫩枝来进行组织培养,其原因是。(2)培养基中要加入一定的植物激素,在培养过程中,使用激素的顺序和比例都影响细胞的发育,细胞分裂素与生长素的比值(填“高”“低”或“相当”)有利于根的分化。(3)接种前为确定培养基是否灭菌彻底,检测的方法是。植物组织培养无菌操作应注意(回答两点即可)。(4)图中的 B 过程需要,因为愈伤组织形成幼小植物后,植物需要叶绿素进行光合作
8、用。答案(1)生长旺盛的嫩枝生理状况好,容易诱导脱分化和再分化(2)低(3)将未接种的培养基放在适宜温度下培养一段时间后观察是否有菌落出现外植体消毒、在酒精灯旁进行操作、操作者双手消毒(4)光照解析(1)生长旺盛的嫩枝生理状况好,容易诱导脱分化和再分化,所以对菊花来说,要选取生长旺盛的嫩枝来进行组织培养。(2)培养基中要加入一定的植物激素,在培养过程中,使用激素的顺序和比例都影响细胞的发育,细胞分裂素与生长素的比值低时,有利于根的分化,比值高时,有利于芽的分化。(3)接种前为确定培养基是否灭菌彻底,检测的方法是将未接种的培养基放在适宜温度下培养一段时间后观察是否有菌落出现,植物组织培养无菌操作
9、应注意外植体消毒、在酒精灯旁进行操作、操作者双手消毒等。(4)图中的 B 过程需要光照,因为叶绿素的合成需要光,而且叶绿体利用光进行光合作用合成有机物。能力提升7.(多选)20 世纪 70 年代,以植物细胞克隆为代表的细胞工程诞生。随后,植物花药培养、原生质体培养以及植物体细胞杂交技术得以确立和发展,标志着植物细胞工程技术进入了高速发展的阶段。下列有关说法正确的是()A.在胡萝卜组织培养过程中,愈伤组织的培养过程只需要灭菌和适温恒温的条件B.试管苗可以直接移栽入土C.在进行植物体细胞杂交之前,必须先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,获得原生质体D.进行原生质体融合化学法包括聚乙二醇(PEG)融合
10、法、高 Ca+高 pH 融合法等答案 CD解析在胡萝卜组织培养过程中,愈伤组织的培养过程,除了需要无菌和一定的温度条件,还需要激素等条件,A项错误;移栽前先打开封口膜或瓶盖,让试管苗在培养箱内生长几日,用流水洗掉根部的培养基后,将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中,待其长壮后再移栽入土,B 项错误;在进行植物体细胞杂交之前,必须先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,获得原生质体,C 项正确;诱导原生质体融合的化学法包括聚乙二醇(PEG)融合法、高 Ca+高 pH 融合法等,D项正确。8.(多选)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)的叶
11、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.获得该杂种植株克服了远缘杂交不亲和的障碍B.可利用电融合法、离心法等方法诱导原生质体融合C.可利用光学显微镜观察,筛选出杂种原生质体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 条答案 ABC解析获得该杂种植株的方法是植物体细胞杂交技术,其最大的优点是可以克服远缘杂交不亲和的障碍,A 项正确;诱导植物原生质体融合时,可以采用物理方法(电融合法、离心法等)和化学方法聚乙二醇(PEG)融合法、高 Ca2+高 pH 融合法等,B 项正确;杂种原生质体的染色体数目是两种细胞染色体数目之
12、和,通过显微镜可观察到染色体数目的变化,所以可利用显微镜筛选出杂种原生质体,C项正确;若原生质体均为两两融合,则会形成 3 种细胞,即矮牵牛细胞自身融合的细胞、枸杞细胞自身融合的细胞、杂种细胞,所以融合后的细胞中染色体数目为 28 条或 96 条或 62 条,D项错误。9.通过细胞工程技术,利用甲、乙两种植物的各自优势(甲耐盐、乙高产),培育高产耐盐的杂种植株。请完善下列实验流程并回答问题。(1)A是酶,B 是。(2)由 C 形成植株的过程利用了技术,形成愈伤组织需要经过过程,愈伤组织再分化形成幼苗,整个培养过程要在的条件下进行。(3)植物体细胞融合成功的标志是。这项新技术在克服障碍等方面取得
13、重大突破。(4)已知甲、乙植物分别为四倍体、二倍体,则“甲乙植株”属于倍体植株。答案(1)纤维素酶和果胶融合的原生质体(2)植物组织培养脱分化无菌(3)再生出新的细胞壁远缘杂交不亲和(4)六解析(1)A是纤维素酶和果胶酶,B 是融合的原生质体。(2)由 C 杂种细胞形成植株的过程利用了植物组织培养技术,形成愈伤组织需要经过脱分化过程,愈伤组织再分化形成幼苗,整个培养过程要在无菌条件下进行。(3)植物体细胞融合成功的标志是杂种细胞再生出新的细胞壁。植物体细胞融合技术在克服远缘杂交不亲和障碍等方面取得重大突破。(4)已知甲、乙植物分别为四倍体、二倍体,体细胞融合后形成的杂种细胞包含两种植物的所有遗
14、传物质,则“甲乙植株”属于六倍体植株。10.利用相关工程技术可以获得抗黑腐病杂种黑芥花椰菜植株,已知野生黑芥具有黑腐病的抗性基因,而花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病,技术人员用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化,并丧失再生能力,再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合,流程如下图。据图回答下列问题。(1)过程常用到的工具酶是。(2)过程PEG 的作用是,经过操作后,需筛选出融合的杂种细胞,显微镜下观察融合的活细胞中有供体的存在可作为初步筛选杂种细胞的标志。(3)若分析再生植株的染色体变异类型,应剪取再生植株和双亲植株的根尖,制成装片,然后在显微镜下观察
15、比较染色体的;将杂种植株栽培在含有的环境中,可筛选出具有高抗性的杂种植株。答案(1)纤维素酶和果胶酶(2)诱导原生质体融合叶绿体(3)形态和数目黑腐病菌解析(1)过程是去除植物细胞壁,获得原生质体的过程,常用到的工具酶是纤维素酶和果胶酶。(2)过程PEG 的作用是诱导原生质体融合,经过操作后,需筛选出融合的杂种细胞,显微镜下观察融合的活细胞中有供体的叶绿体存在,可以作为显微镜下初步筛选杂种细胞的标志。(3)若分析再生植株的染色体变异类型,应剪取再生植株和双亲植株的根尖,制成装片,再在显微镜下观察比较染色体的形态和数目;若要筛选出具有高抗黑腐病的杂种植株,应将杂种植株栽培在含有黑腐病菌的环境中。
16、11.紫罗兰(2n=14)花色丰富、抗虫性强、种子油富含 X-3-亚麻酸。为了让油菜(2n=38)具有紫罗兰的诸多优良性状,科研工作者进行了如图 1 所示实验,请分析回答下列问题。图 1(1)为了培养紫罗兰油菜,科研工作者选取二者的下胚轴细胞,并用酶和酶处理去除细胞壁,从而获得原生质体。再用 PEG 诱导二者融合,所依据的生物学原理是细胞膜的。(2)科研工作者分别用 4 种浓度的 PEG 对两种原生质体进行了融合实验,结果如图 2 所示。图 2注 a.由两个原生质体进行的融合称为二源融合,多于两个原生质体进行的融合称为多源融合;b.紫罗兰油菜是由一个紫罗兰原生质体和一个油菜原生质体融合后培养产
17、生的。该实验的自变量是,根据实验结果,为提高紫罗兰油菜的成功率,应选用的最佳 PEG浓度为%。图中二源融合原生质体最多为种,想确定二源融合原生质体是否为紫罗兰和油菜融合而成,需要借助观察染色体的形态和数目。(3)筛选出所需的杂种细胞后,还要采用技术才能获得杂种植物,该过程需要在培养基中加入一定浓度的(填写相关植物激素的名称),使其脱分化形成愈伤组织,继而再分化,并生长发育成完整植株。答案(1)纤维素果胶流动性(2)PEG 浓度303显微镜(3)植物组织培养生长素和细胞分裂素解析(1)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,因此要去除植物细胞壁应该采用纤维素酶和果胶酶。细胞融合原理是细胞膜具有一定的流动性。(2)根据柱形图中的横坐标可知,该实验的自变量是 PEG 浓度。根据实验结果可知,PEG 浓度为30%时,二源融合率高,且多源融合率低,因此为提高紫罗兰油菜的成功率,应选用的最佳 PEG 浓度为 30%。图中二源融合原生质体最多为 3 种(紫罗兰原生质体自身融合、油菜原生质体自身融合、紫罗兰原生质体和油菜原生质体融合)。观察染色体的形态和数目需要借助显微镜。(3)将杂种细胞培育成杂种植株需要采用植物组织培养技术,该过程需要在培养基中加入一定浓度的生长素和细胞分裂素,使其脱分化形成愈伤组织,继而再分化,并生长发育成完整植株。
