2019-2020学年人教版生物选修三同步导学作业5　植物细胞工程的基本技术

2019-2020学年人教版生物选修三同步导学作业5　植物细胞工程的基本技术

限时规范训练(五) 1．下列有关细胞全能性的叙述，不正确的是( ) A．受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最 高 B．生物体内的体细胞由于细胞分化，全能性不能表达 C．卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性最高 D．植物细胞在一定条件下离体培养能表现出全能性 答案 C 解析 受精卵是个体发育的起点，在自然条件下，通过细胞分裂、分 化形成完整的个体，所以受精卵的全能性最高；体细胞是由受精卵通 过有丝分裂形成的，但由于细胞分化，基因在不同的细胞中选择性表 达，因而生物体内的体细胞并没有表现出全能性；卵细胞在一定条件 下，全能性比体细胞高，但与受精卵不同，卵细胞的分化程度也很高； 分化的植物细胞如果全能性要表达出来，需在一定条件下进行离体培 养。 2．芥酸会降低菜籽油的品质。油菜有两对独立遗传的等位基因(H 和 h，G 和 g)控制菜籽的芥酸含量。下图是获得低芥酸油菜新品种 (HHGG)的技术路线，已知油菜单个花药由花药壁(2n)及大量花粉(n) 等组分组成，这些组分的细胞都具有全能性。 据图分析，下列叙述错误的是( ) A．①②两过程均需要植物激素来诱导细胞脱分化 B．与④过程相比，③过程可能会产生二倍体再生植株 C．图中三种途径中，利用花粉培养筛选低芥酸油菜新品种(HHGG) 的效率最高 D．F1 减数分裂时，H 基因所在染色体会与 G 基因所在染色体发生 联会 答案 D 解析 ①②两过程均是脱分化过程，都需要植物激素(生长素和细胞 分裂素)诱导，A 项正确；单个花药由花药壁(2n)及大量花粉(n)等组 分组成，因此③过程可能产生二倍体再生植株，而④过程只能产生单 倍体植株，B 项正确；图中三种途径中，利用花粉培养筛选低芥酸植 株(HHGG)的周期短，得到低芥酸植株(HHGG)的概率高，而杂交育 种周期长，得到低芥酸植株(HHGG)的概率较低，需要大量的筛选工 作，C 项正确；减数分裂时，发生联会的染色体是同源染色体，H 基 因所在染色体与 G 基因所在染色体为非同源染色体，不会发生联会， D 项错误。 3．如图中的 A、B 为两种二倍体植物，通过植物体细胞杂交技术形 成 C 植株，③过程的原理及 C 含有的染色体组数分别是( ) A．细胞膜的流动性、2 B．细胞的全能性、4 C．细胞增殖、4 D．基因的选择性表达、3 答案 B 解析 图中③过程是由 1 个细胞长成 1 个完整的个体，体现了细胞的 全能性；③过程为两种生物的体细胞进行融合，每个体细胞含有 2 个染色体组，融合后形成的杂种细胞 C 含有 4 个染色体组，为异源 四倍体生物。 4．现有甲、乙两种植株(均为二倍体纯种)，其中甲种植株的光合作 用能力高于乙种植株，但乙种植株很适合在盐碱地种植。要利用甲、 乙两种植株各自的优势，培育出高产、耐盐的植株，有多种生物技术 手段可以利用。下列采用的技术手段不可行的是( ) A．利用植物体细胞杂交技术，可获得满足要求的四倍体杂种目的植 株 B．将乙种植株耐盐基因导入甲种植株的受精卵中，可培育出目的植 株 C．两种植株杂交后得到 F1，取其花粉，进行花药离体培养获得目的 植株 D．诱导两种植株的花粉融合并培育成幼苗，幼苗用秋水仙素处理， 可培育出目的植株 答案 C 解析 甲、乙两植株间若存在生殖隔离，则两者不能自由杂交，即使 能杂交也不能产生可育后代，且用花药离体培养获得的目的植株为单 倍体，高度不变，故 C 项不可行。A、D 两项均利用了植物细胞杂交 技术，细胞杂交技术可以克服不同植物远缘杂交不亲和的障碍且获得 的植株是可育的，因此 A、D 两项是可行的。B 项利用的是基因工程 技术，可以人为地将目的基因导入受体细胞中定向改造生物的遗传性 状，因此 D 项也是可行的。 5．甲种植物细胞(基因型为 Aa)、乙种植物细胞(基因型为 Bb)去掉细 胞壁后，诱导两种细胞的原生质体融合，形成单核的杂种细胞。则经 过组织培养得到的杂种植株是( ) A．二倍体，基因型为 AaBb B．二倍体，基因型为 AAaaBBbb C．四倍体，基因型为 AaBb D．四倍体，基因型为 AAaaBBbb 答案 C 解析 杂种植株为异源四倍体，基因型为 AaBb。 6．下列发生了细胞分化且能体现体细胞全能性的生物学过程是 ( ) A．玉米种子萌发长成新植株 B．小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞 C．小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株 D．胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株 答案 D 解析 细胞的全能性是指具有某种生物全部遗传信息的任何一个细 胞，都具有发育成完整生物体的潜能。种子萌发长成植株是由幼体到 成体的正常生长发育过程，虽有细胞分化，但不能体现细胞的全能性； 骨髓造血干细胞形成各种血细胞，仅仅是细胞分化的结果，没有形成 完整的个体，不能体现细胞的全能性；花粉离体培养发育成单倍体植 株，经历了细胞分化，体现的是花粉(生殖细胞)的全能性，没有体现 体细胞的全能性；胡萝卜根韧皮部细胞经植物组织培养发育成新植株 体现了体细胞的全能性。 7．如图表示四倍体兰花叶片植物组织培养过程，下列相关叙述正确 的是( ) A．此兰花的花药离体培养所得植株为二倍体 B．①阶段体现了细胞的全能性，②阶段需要细胞分裂素 C．①阶段有细胞增殖，但无细胞的再分化 D．②过程为脱分化，③过程为再分化 答案 C 解析 此兰花的花药离体培养所得植株为单倍体；①阶段表示脱分 化，该阶段能形成愈伤组织，没有形成完整的植物个体，故不能体现 细胞的全能性；愈伤组织是未分化的细胞，故①阶段有细胞增殖，但 无细胞的再分化；②阶段表示再分化过程。 8．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 定的条件下形成试管苗的培育过程。请据图回答下列问题： (1)要促进细胞分裂生长，培养基中应添加营养物质和激素。营养物 质包括________和小分子有机物，激素主要包括细胞分裂素和 ________两类植物激素。 (2)此过程依据的原理是________________。A 和 B 阶段主要进行的 分裂方式是________，B 阶段除细胞分裂外，还进行细胞________ 等。 (3)此过程要无菌操作，主要是指对________进行灭菌。B 阶段需要 光照，原因是______________________________________________ ___________________________________________________________ _____________。 (4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶的叶肉细胞具有叶绿素，这是 基因________的结果。 答案 (1)无机物 生长素 (2)植物细胞的全能性 有丝分裂 分化 (3)培养基 芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照 (4)选择性表达 解析 植物组织培养所用的培养基中应含有供组织细胞生长发育所 需的无机物和小分子有机物，还有调节细胞脱分化和再分化的细胞分 裂素和生长素等植物激素。由外植体发育到试管苗，脱分化阶段细胞 进行有丝分裂，再分化阶段愈伤组织经细胞有丝分裂和分化形成试管 苗，此阶段需要光照，原因是叶绿素的合成需要光照。 9．下列需要采用植物组织培养技术的是( ) ①利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，获得多倍体植株 ②利用花药离体培养得到单倍体植株 ③利用基因工程培育抗棉铃虫的植株 ④利用细胞工程培养“番茄—马铃薯”杂种植株 ⑤无子西瓜的快速大量繁殖 A．①②③ B．③④⑤ C．①②④⑤ D．②③④⑤ 答案 D 解析 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，获得多倍体植株，这属于 多倍体育种，该过程不需要采用植物组织培养技术，①错误；花药离 体培养需要采用植物组织培养技术，②正确；将转基因受体细胞培育 成转基因植株需要采用植物组织培养技术，③正确；将“番茄—马铃 薯”杂种细胞培育成杂种植株需要采用植物组织培养技术，④正确； 无子西瓜高度不育，要使其大量繁殖可采用植物组织培养技术进行无 性繁殖，⑤正确。 10．下列关于植物组织培养的叙述，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的基 因型相同 答案 D 解析 绿色开花植物的细胞有两种：体细胞和生殖细胞。这两种细胞 中含有的染色体种类及数目是不同的，则其基因型也是不同的，因此， 同一株绿色开花植物不同部位的细胞经植物组织培养获得的愈伤组 织的基因型可能不同。 11．科学家将天竺葵的原生质体和香茅草的原生质体进行诱导融合， 培育出的驱蚊草能散发出特殊气味，达到驱蚊且对人体无害的效果。 下列关于驱蚊草培育的叙述，错误的是( ) A．驱蚊草的培育属于细胞工程育种，其优点是能克服远缘杂交不亲 和的障碍 B．驱蚊草培育过程要用到纤维素酶、果胶酶，聚乙二醇等试剂或离 心、振动、电激等方法 C．驱蚊草培育过程是植物体细胞杂交，不同于植物组织培养，无愈 伤组织和试管苗的形成 D．驱蚊草不能通过天竺葵和香茅草有性杂交而获得是因为不同物种 间存在生殖隔离 答案 C 解析 驱蚊草的培育属于细胞工程育种中的植物体细胞杂交，其优点 是打破生殖隔离的限制，克服远缘杂交不亲和的障碍，A 项正确；植 物体细胞杂交的过程中需要用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁获 得原生质体，再用一定的诱导方法如化学法(一般用聚乙二醇作为诱 导剂)、物理法(振动、离心、电激等)诱导植物原生质体融合，B 项 正确；形成杂种细胞后利用植物组织培养技术将杂种细胞培育成杂种 植株，需经历脱分化和再分化过程，其间有愈伤组织和试管苗的形成， C 项错误；天竺葵和香茅草属于不同物种，它们之间存在生殖隔离， 故不能通过有性杂交方法获得驱蚊草，D 项正确。 12．为了培育菊花新品种，科学家利用二倍体野生夏菊和六倍体栽培 秋菊进行植物体细胞杂交，培育过程如图所示。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．①过程常选择酶解法去除细胞壁，一般在低渗溶液中进行 C．与②过程有关的细胞器中只有高尔基体比较活跃 D．d 植株含有野生夏菊和栽培秋菊的遗传物质 答案 D 解析 野生夏菊和栽培秋菊通过植物体细胞杂交得到的是八倍体植 株，A 项错误；①为去除细胞壁的过程，该过程常选择酶解法(纤维 素酶和果胶酶)，此操作一般在等渗溶液中进行，如果在低渗溶液中 进行，则去掉细胞壁的原生质体会因吸水而膨胀甚至涨破，B 项错误； ②是杂种细胞再生出细胞壁的过程，与该过程有关的细胞器中高尔基 体、线粒体等都比较活跃，C 项错误；d 植株含有野生夏菊和栽培秋 菊的遗传物质，D 项正确。 13．DHA 对脑神经发育至关重要。以 A、B 两种单细胞真核藻为亲 本，利用细胞融合技术选育高产 DHA 融合藻，两种藻特性如下表。 亲本 藻 优势代 谢类型 生长速率 (g/L·天) 固体培养基 上藻落直径 DHA 含量 (‰) A 藻 自养 0.06 小 0.7 B 藻 异养 0.14 大 无 据表回答下列问题： (1)选育的融合藻应具有 A 藻________与 B 藻________的优点。 (2)诱导融合前需用纤维素酶和果胶酶处理两种藻，其目的是获得 ________。 (3)通过以下三步筛选融合藻，步骤________可淘汰 B 藻，步骤 ________可淘汰生长速率较慢的藻落，再通过步骤________获取生产 所需的融合藻。 步骤 a：观察藻落的大小 步骤 b：用不含有机碳源(碳源——生物生长的碳素来源)的培养基进 行光照培养 步骤 c：测定 DHA 含量 (4)以获得的融合藻为材料进行甲、乙、丙三组试验，结果如下图。 ①甲组条件下，融合藻产生[H]的细胞器是________；丙组条件下产 生 ATP 的细胞器是________。 ②与甲、丙两组相比，乙组融合藻生长速率较快，原因是在该培养条 件下__________________________________________________。 甲、乙两组 DHA 产量均较高，但实际生产中往往采用甲组的培养条 件，其原因是______________________________________________。 答案 (1)可产生 DHA、自养特性 快速生长 (2)原生质体 (3)b a c (4)①线粒体、叶绿体 线粒体 ②融合藻既能利用光能自养又能利用葡萄糖异养 融合藻利用光能 和简单的无机物就能生长，不需添加葡萄糖，可降低成本，也可防止 杂菌生长 解析 (1)采用细胞融合技术是为了将两种亲本细胞的优良特性集中 在融合细胞上，使融合细胞能够同时表达出两种亲本的优良特性。根 据表中数据，A 藻属于自养生物，且能够产生 DHA，B 藻的生长速 率是 A 藻的两倍多，生长速率快，因此融合细胞应具有 A 藻可产生 DHA、可以自养的特性与 B 藻生长速率快的优点。(2)诱导植物细胞 融合之前，需要用纤维素酶和果胶酶对植物细胞进行处理，以去除外 层的细胞壁，获得原生质体。(3)根据表中数据中两种藻的特性可知， B 藻属于异养生物，光照条件下，只有 B 藻落不能在不含有机碳源 的培养基上生长；相同时间内，生长速度慢的藻落其直径也相对较小， 因此可以通过观察藻落的大小淘汰生长速率较慢的藻落；融合的细胞 要能够分泌 DHA，因此通过测定 DHA 含量，筛选出生产所需的融 合藻。(4)①由图知，甲组的条件是提供光照且培养基碳源采用无机 物，融合藻可以通过光合作用自养，在光合作用的光反应阶段，水在 叶绿体类囊体薄膜上光解为 O2 和[H]，光合作用产生的有机物可以提 供给融合藻进行有氧呼吸，有氧呼吸的第一阶段可以产生少量的[H]， 在细胞质基质中进行，第二阶段可以产生大量的[H]，在线粒体基质 中进行，因此甲组融合藻产生[H]的细胞器是叶绿体和线粒体。丙组 的条件是黑暗处理且碳源是葡萄糖，因此融合藻只能通过呼吸作用产 生 ATP，为细胞的各项生命活动供能。②乙组试验中，除了给融合 藻提供光照，还提供葡萄糖碳源，因此乙组中的融合藻既能进行光合 作用自养，又可以利用提供的葡萄糖异养，生长速率更快。在实际生 产中，采用甲组的培养条件，融合藻可以利用光能和简单的无机物生 长并产生 DHA，不需要添加葡萄糖，降低了生产成本，同时也防止 杂菌利用葡萄糖生长。 14．科学家将分离得到的成熟的胡萝卜韧皮部细胞进行如图所示实 验，最终由单个细胞发育成了完整的植株。请回答下列问题。 (1)科学家所用的这种生物技术叫____________。该项技术表明，当 植物细胞处于离体状态时，在一定的营养物质、________和其他外界 条件的作用下，可表现出________，发育成完整植株。 (2)图中 B 过程称为________，通过 B 过程产生的愈伤组织细胞与根 韧皮部细胞的形态结构________(填“相同”或“不同”)，其根本原 因是________________。 (3)某课外小组同学用胡萝卜的愈伤组织同时进行了两组实验：甲组 培养基中含 3%的蔗糖，乙组培养基中不含蔗糖，经灭菌后接种，每 组实验再分成两个小组，分别在光下和暗处培养。1 个月后，观察愈 伤组织细胞生长、分化情况，结果如表所示。 培养条件 甲组 乙组 光下 正常生长，分化 不生长，死亡 暗处 正常生长，不分化 不生长，死亡 由此得出的结论： ①____________________________________________________； ②_______________________________________________________。 答案 (1)植物组织培养 (植物)激素 全能性 (2)脱分化 不同 基因的选择性表达 (3)①愈伤组织的生长、分化过程需要蔗糖 ②光照能够促进愈伤组 织的分化 解析 (1)将胡萝卜韧皮部细胞培育成完整植株需要采用植物组织培 养技术。该技术表明，当植物细胞处于离体状态时，在一定的营养物 质、植物激素和其他外界条件的作用下，可表现出全能性，发育成完 整植株。(2)图中 B 过程表示脱分化。脱分化产生的愈伤组织细胞是 高度液泡化呈无定形状态的薄壁细胞，其形态结构与根韧皮部细胞的 形态结构不同，两者不同的根本原因是基因的选择性表达。(3)在有 光条件下，培养基中含有蔗糖时，细胞能生长和分化，而培养基中不 含蔗糖时，细胞不生长，死亡，说明愈伤组织细胞生长、分化需要蔗 糖；当培养基中含有蔗糖时，在光下培养，细胞能分化，而在暗处培 养，细胞不能分化，说明光照能够促进愈伤组织细胞分化。 15．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 诱导甲、乙原生质体 形成 B 的原理是________________。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________。得到目的植株的过程中，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，融合处理后的细胞有________种类型(仅考虑两两融合的细 胞类型)，其中基因型为 yRMn 的细胞培育成的植株是________(填 “可育的”或“不可育的”)。 答案 (1)酶解法(或用纤维素酶和果胶酶处理) 细胞膜的流动性 质壁分离实验 (2)耐盐(答抗病不得分) 基因频率 (3)10 不可育的 解析 (1)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 能够诱导甲、乙原生质体融合形成 B，依据的 原理是细胞膜的流动性；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 在钠盐浓度为 0.6%的选择培养基的作用下，淘汰不耐热个体，得到 耐盐个体，从而使种群的基因频率发生改变。(3)甲的花粉的基因型 可能为 yR、yr，乙的花粉的基因型可能为 MN、Mn。将甲、乙的花 粉进行融合，两两融合的细胞有 yyRR、yyrr、MMNN、MMnn、 yRMN、yRMn、yrMN、yrMn、yyRr、MMNn，共 10 种类型，当 细胞的基因型为 yRMn 时，细胞中无同源染色体，由其培育成的植 株是不可育的。