2019-2020学年人教版生物选修三课时分层作业5植物细胞工程的基本技术

2019-2020学年人教版生物选修三课时分层作业5植物细胞工程的基本技术

课时分层作业(五) (建议用时：35 分钟) [基础达标练] 1．用细胞工程技术将天竺葵与香茅草杂交产生了驱蚊香草，下列有关培育过 程的叙述错误的是( ) A．需要用酶解法制备原生质体 B．愈伤组织的代谢类型是自养需氧型 C．克服了远缘杂交不亲和的障碍 D．包含了有丝分裂和细胞分化的过程 B [该过程中需利用植物体细胞杂交技术，需先利用纤维素酶和果胶酶处理， 以制备原生质体；愈伤组织细胞不能进行光合作用，需利用培养基中的有机物； 其代谢类型应为异养需氧型，B 项错误；该技术克服了天竺葵与香茅草之间的种 间障碍，杂种细胞培育成完整植株包括了有丝分裂及细胞分化为茎、叶、根等过 程，C、D 项正确。] 2．下列实例中，可以说明细胞具有全能性的是 ( ) A．皮肤被划破后伤口重新愈合 B．蜥蜴受攻击断尾后重新长出尾部 C．造血干细胞增殖、分化产生各种血细胞 D．胡萝卜组织块经离体培养产生完整植株 D [皮肤被划破后，伤口重新愈合属于细胞的分裂和分化，A 错误；蜥蜴受 攻击断尾后重新长出尾部说明细胞可以增殖和分化，B 错误；造血干细胞增殖、 分化产生各种血细胞，并没有形成完整的个体，未体现细胞的全能性，C 错误； 胡萝卜组织块经过植物组织培养产生完整植株，体现了植物细胞的全能性，D 正 确。] 3．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，下列哪一 项条件是不需要的( ) A．消毒灭菌 B．适宜的温度 C．充足的光照 D．适宜的养料和激素 C [形成愈伤组织，需要在消毒灭菌条件下进行。因为只有在消毒灭菌条件 下，才能保证培养出的组织、细胞避免感染，否则培养基内将长出许多微生物， 与离体细胞争夺营养与生存空间，使其不能形成愈伤组织。由于此阶段形成的是 愈伤组织，并没有形成具有根、茎、叶的植物体，因此不需要光照。] 4．下列对植物组织培养的描述错误的是 ( ) A．植物种子是植物组织培养的理想材料 B．愈伤组织是一团未分化的细胞 C．植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性 D．通过调整激素配比可以诱导脱分化过程 A [植物的茎尖、根尖的分生组织，分裂能力强，是植物组织培养的理想材 料，植物种子培养成植株的过程为自然生长发育，不属于植物组织培养，A 错误； 愈伤组织是一团未分化的细胞，B 正确；植物组织培养的原理是植物细胞具有全 能性，C 正确；通过调整激素配比可以诱导脱分化过程，D 正确。] 5．某兴趣小组拟用组织培养繁殖一种名贵花卉，其技术路线为“取材→消毒 →愈伤组织培养→出芽→生根→移栽”。下列有关叙述错误的是( ) A．消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害 B．在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的细胞 C．出芽是细胞再分化的结果，受基因选择性表达的调控 D．生根时，培养基通常应含α萘乙酸等生长素类调节剂 B [植物组织培养中消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂 对培养材料的伤害；形成的愈伤组织需先除去细胞壁得到原生质体，再在细胞融 合诱导剂作用下获得染色体加倍的细胞；细胞分化的实质是基因的选择性表达； 植物组织培养过程中，生根阶段的培养基中通常应含有生长素类调节剂。] 6．下列有关植物体细胞杂交技术的叙述，错误的是 ( ) A．利用植物体细胞杂交技术可以获得新物种 B．获得原生质体的过程需要纤维素酶和果胶酶 C．杂种细胞再生细胞壁的过程中，高尔基体比较活跃 D．获得的杂种植株一定能够表现亲本的优良性状 D [利用植物体细胞杂交技术可以获得新物种，A 正确；细胞壁的主要成分 是纤维素和果胶，因此根据酶的专一性原理，获得原生质体的过程需要纤维素酶 和果胶酶，B 正确；植物细胞中，高尔基体与细胞壁的形成有关，因此杂种细胞 再生细胞壁的过程中，高尔基体比较活跃，C 正确；由于基因的选择性表达，获 得的杂种植株不一定能够表现亲本的优良性状，D 错误。] 7．下列有关植物细胞全能性的叙述，正确的是( ) A．只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全部基因 B．高度分化的细胞处于离体状态时不能表现出全能性 C．植物细胞的全能性是植物组织培养技术的理论基础之一 D．配子不能表现出全能性的原因是它所含的基因比体细胞减少一半 C [配子也具有发育成完整个体所必需的全部基因，花药离体培养证明配子 也具有并且能表现出全能性，细胞表达全能性的首要前提是处于离体状态。] 8．与植物体细胞杂交密切相关的叙述中错误的是( ) A．需要用纤维素酶和果胶酶 B．利用离心、振动、电激等诱导 C．利用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂诱导 D．只能在同种生物中进行 D [植物体细胞杂交时首先要用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，得到原生质 体后用物理法(如离心、振动、电激)或化学法(常用聚乙二醇)诱导融合形成杂种细 胞，再经植物组织培养形成杂种植株。植物体细胞杂交能在不同生物之间进行， 克服了远缘杂交不亲和的障碍。] 9．在植物细胞工程中，当原生质体融合成一个细胞后，需要诱导产生出细胞 壁，参与这一过程的细胞器是( ) A．叶绿体、高尔基体 B．线粒体、高尔基体 C．叶绿体、线粒体 D．线粒体、内质网 B [本题考查细胞壁的形成。细胞壁的形成过程与高尔基体密切相关，因为 高尔基体产生的许多小囊泡聚集形成了细胞壁的前体，线粒体在此过程中提供能 量。] 10．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。据图分析回答： (1)①过程所用物质为_______________________________。 (2)将若干 a 和 b 等量混合后转移到培养基上培养，再经过②和③，c 的细胞 类型有______________________________(不考虑 3 个或 3 个以上的细胞融合)。 (3)在采用化学法进行过程②时，一般是用________作为诱导剂。 (4)植物体细胞杂交与自然状况下的生殖细胞杂交相比，前者的主要意义是 ______________________________。 (5)上述培育新植株的方法所包括的技术手段有___________。 [解析] (1)①是去除植物细胞壁的过程，所用的物质为纤维素酶和果胶酶。 (2)将若干 a 和 b 等量混合后转移到培养基上培养，经过细胞融合，c 的细胞 类型包括没有融合的细胞、相同细胞的融合和不同细胞的融合，即 AA、BB、AAAA、 BBBB、AABB。 (3)在采用化学法进行过程②时，一般是用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂。 (4)植物体细胞杂交的主要意义是克服了不同生物间远缘杂交不亲和的障碍。 (5)植物体细胞杂交过程首先进行细胞融合，融合形成杂种细胞后再经过植物 组织培养技术形成杂种植株。 [答案] (1)纤维素酶和果胶酶 (2)AA、BB、AAAA、BBBB、AABB (3)聚乙二醇(PEG) (4)克服了不同生物间远缘杂交不亲和的障碍 (5)细胞融合、植物组织培养 11．下图为某植物的培育过程，请据图判断下列说法中错误的是( ) A．A→F 不能体现细胞的全能性 B．C 中是高度液泡化的薄壁细胞 C．植株 A 和 F 中的染色体组数不同 D．植株 F 一般不能直接应用于生产 A [A→F 为花药的离体培养过程，能体现细胞的全能性。该过程为：花药细 胞――→脱分化愈伤组织――→再分化试管苗 ――→移栽 F 植株，但 F 植株是单倍体植株，植株弱 小且高度不育，一般不能直接应用于生产，需经秋水仙素处理其幼苗得到可育的 纯合子，方可应用于生产。] [能力提升练] 12．下图是四倍体兰花的叶片通过植物组织培养形成植株的示意图，相关叙 述中正确的是( ) 四倍体兰花叶片(1),愈伤组织(2),胚状体(3),植株 A．(2)阶段会发生减数分裂过程 B．(1)阶段需生长素而(3)阶段需细胞分裂素 C．此过程体现植物细胞具有全能性 D．此兰花的花药离体培养所得植株为二倍体 C [愈伤组织只能进行有丝分裂，不能进行减数分裂；脱分化和再分化过程 都需要生长素和细胞分裂素；植物组织培养体现了植物细胞具有全能性；花药离 体培养所得的植株是单倍体。] 13．玉米自交系(遗传稳定的育种材料)B 具有高产、抗病等优良性状，但难以 直接培育成转基因植株，为使其获得抗除草剂性状，需依次进行步骤Ⅰ、Ⅱ实验。 Ⅰ.获得抗除草剂转基因玉米自交系 A，技术路线如下图。 (1)为防止酶切产物自身环化，构建表达载体需用 2 种限制酶，选择的原则是 ________(单选)。 ①Ti 质粒内，每种限制酶只有一个切割位点 ②G 基因编码蛋白质的序列中，每种限制酶只有一个切割位点 ③酶切后，G 基因形成的两个黏性末端序列不相同 ④酶切后，Ti 质粒形成的两个黏性末端序列相同 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ (2)下表是 4 种玉米自交系幼胚组织培养不同阶段的结果。 据表可知，细胞脱分化时使用的激素是________，自交系________的幼胚最 适合培养成愈伤组织作为转化受体。 (3)农杆菌转化愈伤组织时，TDNA 携带插入其内的片段转移到受体细胞。筛 选转化的愈伤组织，需使用含________的选择培养基。 (4)(多选)转化过程中，愈伤组织表面常残留农杆菌，导致未转化愈伤组织也 可能在选择培养基上生长。含有内含子的报告基因只能在真核生物中正确表达， 其产物能催化无色物质 K 呈现蓝色。用 K 分别处理以下愈伤组织，出现蓝色的是 ________。 A．无农杆菌附着的未转化愈伤组织 B．无农杆菌附着的转化愈伤组织 C．农杆菌附着的未转化愈伤组织 D．农杆菌附着的转化愈伤组织 [解析] (1)用一种限制酶切割，酶切产物会具有相同的黏性末端。自身环化 是指目的基因两端的相同黏性末端互补连接环化，运载体也可以发生自身环化， 因此，为防止自身环化，可以用两种限制酶切出不同的黏性末端。在 Ti 质粒内， 每种限制酶只能有一个切割位点，若有两个，则会产生相同黏性末端，发生自身 环化现象。 (2)从表中可获得以下信息：①用 2,4D 诱导脱分化形成愈伤组织时，甲形成 率最高，乙和丙形成率比较高，丁形成率最低。②用 6BA 诱导芽的分化时，乙、 丙、丁的分化率较高，甲的分化率最低。③用 IBA 诱导根的形成时，甲诱导率最 高，乙和丁较高，丙诱导率最低。综上所述，自交系乙在各个方面形成率均较高， 其幼胚最适合培养成愈伤组织作为转化受体。 (3)转化即目的基因已经导入受体细胞并维持稳定和表达出相应的蛋白质。根 据题意可知目的基因是抗除草剂基因，若细胞中该基因已经表达，则细胞会抗除 草剂，因此可以用含除草剂的选择培养基进行筛选。 (4)根据题意，要想出现蓝色，愈伤组织细胞中必须含有内含子的报告基因， 内含子的报告基因只能在真核细胞中正确表达，因此只有转化的愈伤组织能与物 质 K 反应呈现蓝色，故选 B、D 项。 [答案] (1)A (2)2,4D 乙 (3)除草剂 (4)BD 14．科学家用植物体细胞杂交技术，将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体 融合，成功地培育出了“番茄—马铃薯”杂种植株，培育过程如图所示，其中①～ ⑤表示过程，英文字母表示细胞、组织或植株。据图回答下列问题： (1)在植物体细胞杂交技术中，过程①常用________________酶处理植物细胞 以除去________，得到________。 (2) 过 程 ② 表 示 ________________ 。 依 据 的 生 物 学 原 理 是 ______________________，常用的化学试剂是________。 (3)与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器是________。 (4)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，依据的原理是________________， 其中过程④表示________过程，过程⑤涉及的细胞分裂方式为________。 (5)若番茄细胞内含 m 条染色体，马铃薯细胞内含 n 条染色体，则“番茄—马 铃薯”杂种植株的体细胞内含________条染色体；若由杂种细胞培育成的“番茄 —马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培养得到的植株为几倍 体？_______________________________________________________。 (6)如果形成 c 的原生质体 a、b 来源于同一株番茄，那么更常用且有效的得到 番茄植株 f 的处理方法是 _______________________________________________________ _____________________________________________________。 [解析] (1)由图可知，过程①为用纤维素酶和果胶酶处理两种植物细胞以除 去细胞壁，得到原生质体。(2)过程②表示诱导原生质体融合，依据的生物学原理 是细胞膜具有一定的流动性。(3)过程③是杂种细胞再生出细胞壁，在此过程中高 尔基体起重要作用。(4)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，依据的原理是植 物细胞的全能性，图中过程④表示脱分化，过程⑤表示再分化，在过程⑤中细胞 进行有丝分裂。(5)植物体细胞杂交所得到的杂种细胞，其内的染色体数是两融合 细胞中染色体数目之和；若培育成的杂种植株是四倍体，则该杂种植株的花粉经 离体培养得到的植株是单倍体，因为由配子(如花粉)发育而来的个体都是单倍体。 (6)利用同一株植物的体细胞融合得到的植株是同源多倍体，更常用且有效的方法 是利用适宜浓度的秋水仙素处理萌发的植物种子或幼苗。 [答案] (1)纤维素酶和果胶 细胞壁 原生质体 (2)诱导原生质体融合 细 胞膜具有一定的流动性 聚乙二醇 (3)高尔基体 (4)植物细胞的全能性 脱分 化 有丝分裂 (5)m＋n 单倍体 (6)用适宜浓度的秋水仙素处理萌发的番茄种 子或幼苗 15．马铃薯是一种重要的经济作物，传统的繁殖方式感染病毒严重，导致产 量大大降低。科研人员利用种苗脱毒技术可有效解决这个问题，基本操作流程如 下： 请回答问题： (1)该技术称为________________，其理论基础是 _______________________________________________________ _____________________________________________________。 (2)配制培养基，应加入一定量的琼脂、蔗糖、无机盐、维生素、有机添加物 等营养物质，蔗糖除作为碳源外，还具有______的功能。 (3)利用种苗脱毒技术培育马铃薯，常用的培养基有脱分化培养基、生芽培养 基、生根培养基，这三种培养基的主要差异在于 _______________________________________________________ _______________________________________________________ _____________________________________________________。 (4) 在 培 育 过 程 中 ， 选 取 的 外 植 体 是 ___________________ ， 原 因 是 _________________________________________________。 (5)对形成的愈伤组织进行培养时需将外植体置于 25 ℃、无菌和________条件 下培养，当试管苗长到 3～4 片叶时即可移栽。 [解析] (1)配制培养基→外植体的取材和消毒→剥离和接种→培养和移栽→ 结果检测，应用的是植物组织培养技术，理论基础是植物细胞具有全能性。(2)蔗 糖在培养基中，可作为碳源，也可为植物生长提供能量且维持一定的渗透压。(3) 植物组织培养中的关键性激素是生长素和细胞分裂素；这两种激素比例不同会影 响植物细胞发育方向，生长素与细胞分裂素的比值高时，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。(4)由于茎尖、芽尖分生 区无病毒或低毒，因此常作为植物组织培养中的外植体。(5)植物生长需要进行光 合作用，因此，需将外植体置于 25 ℃、无菌和光照条件下培养，当试管苗长到 3～ 4 片叶时即可移栽。 [答案] (1)植物组织培养 植物细胞的全能性 (2)提供能量和维持渗透压 (3)生长素和细胞分裂素的用量比例不同 (4)茎(芽)尖 茎(芽)尖分生区无病毒或 低毒 (5)光照