2023高中生物第2章細胞工程第1節(jié)植物細胞工程第1課時植物細胞工程的基本技術測試新人教版選擇性必修3

第1節(jié)植物細胞工程第1課時植物細胞工程的基本技術[基礎檢查]1.下列不能說明植物細胞具有全能性的是 ()A.胡蘿卜韌皮部細胞培育成植株B.無心插柳柳成蔭C.轉入抗蟲基因的棉花細胞培育成植株D.利用花藥離體培養(yǎng)得到單倍體植株解析:“胡蘿卜韌皮部細胞培育成植株”是植物組織培養(yǎng),體現了植物細胞具有全能性;“無心插柳柳成蔭”屬于扦插繁殖,不能體現植物細胞具有全能性;“轉入抗蟲基因的棉花細胞培育成植株”體現了植物細胞具有全能性;“利用花藥離體培養(yǎng)得到單倍體植株”需要借助植物組織培養(yǎng),體現了花粉細胞具有全能性。答案:B2.植物組織培養(yǎng)時所用的外植體必須經過處理后才能接種,這種處理方法是 ()A.表面消毒 B.滅菌C.噴灑生長素 D.灼燒解析:進行植物組織培養(yǎng)時,為了避免雜菌污染,外植體要經過表面消毒處理后,才能進行接種。答案:A3.番茄根尖經過植物組織培養(yǎng)可以形成完整的番茄植株。下列有關敘述錯誤的是()A.此過程中發(fā)生了細胞的脫分化、再分化B.植物激素在此過程中起調節(jié)作用C.此過程中若發(fā)生雜菌污染則難以獲得目的植株D.根尖細胞最終發(fā)育為無葉綠體的植株解析:植物組織培養(yǎng)涉及脫分化形成愈傷組織和再分化形成根、芽的過程;植物組織培養(yǎng)時所用培養(yǎng)基除含有各種營養(yǎng)物質外,還要加入起調節(jié)作用的植物激素;植物組織培養(yǎng)過程中應進行無菌操作,防止培養(yǎng)基和培養(yǎng)材料滋生雜菌,若發(fā)生雜菌污染則難以獲得目的植株;根尖細胞中雖然沒有葉綠體,但是含有葉綠體基因,所以經植物組織培養(yǎng)形成的植株中有葉綠體。答案:D4.在離體的植物器官、組織或細胞脫分化形成愈傷組織的過程中,需要的條件是 ()①消毒和滅菌②一定濃度的植物激素③適宜的溫度④充足的光照⑤充足的養(yǎng)料A.①③④⑤ B.②③④⑤C.①②③④ D.①②③⑤解析:①植物組織培養(yǎng)過程需要無菌操作,所以需要消毒、滅菌,正確;②脫分化過程所需的培養(yǎng)基需含有一定濃度的植物激素,正確;③植物組織培養(yǎng)過程需要適宜的溫度,正確;④脫分化形成愈傷組織時,需要避光,否則會形成維管組織,錯誤;⑤植物組織培養(yǎng)需要充足的養(yǎng)料,正確。答案:D5.下圖表示培養(yǎng)“落地生根”新植株的兩種方法,則遺傳信息相同的是 ()A.僅①② B.僅②③C.僅①③ D.①②③解析:“落地生根”利用葉片①上長出的不定芽繁殖得到新植株③的過程是扦插,屬于無性繁殖;利用葉片組織通過組織培養(yǎng)得到新植株②的方式為植物組織培養(yǎng),屬于無性繁殖。無性繁殖可以保持親本的優(yōu)良性狀,因此①②③的遺傳信息相同。答案:D6.植物體細胞雜交的一個關鍵環(huán)節(jié)是將不同物種的兩個體細胞融合成一個雜種細胞的過程。該過程是指 ()A.不同植物的精子與卵細胞的融合B.植物花粉細胞的兩兩融合C.完整的兩個體細胞的融合D.不同植物的原生質體的融合解析:植物體細胞雜交通常利用植物的體細胞進行,花粉是生殖細胞,其融合后產生的雜種細胞發(fā)育成的植株不能進行減數分裂,不能產生后代;植物體細胞雜交過程中需要用纖維素酶和果膠酶去除植物細胞的細胞壁,獲得原生質體,再借助一定的技術手段(如電融合法、離心法、PEG融合法和高Ca2+—高pH融合法等)誘導植物的原生質體融合。答案:D7.植物體細胞雜交要先去除細胞壁的原因是 ()A.細胞壁阻礙了原生質體的融合B.細胞壁使原生質體失去活力C.植物體細胞的結構組成中不包括細胞壁D.細胞壁不是原生質體的組成部分解析:植物細胞的細胞膜外有細胞壁,具有支持和保護作用。細胞壁阻礙了原生質體的融合,因此在進行植物體細胞雜交之前,需去除細胞壁。答案:A8.下列關于植物體細胞雜交的敘述,錯誤的是()A.獲得原生質體的過程需要用到纖維素酶和果膠酶B.利用植物體細胞雜交技術可以獲得某種多倍體植株C.植物體細胞雜交過程就是原生質體融合的過程D.可根據細胞中染色體數目和形態(tài)的差異來鑒定雜種細胞解析:植物細胞去除細胞壁后得到原生質體,去除細胞壁時需要用纖維素酶和果膠酶;利用植物體細胞雜交技術可以獲得多倍體植株;植物體細胞雜交的過程包括原生質體融合和植物組織培養(yǎng)的過程;雜種細胞中的染色體數目與原來的生物體細胞不同,因此可根據細胞中染色體數目和形態(tài)的差異來鑒定雜種細胞。答案:C9.下列關于植物體細胞雜交目的的敘述,錯誤的是 ()A.把兩個植物的優(yōu)良性狀集中在雜種植株上B.實現遠緣雜交育種C.獲得雜種植株D.實現原生質體的融合解析:原生質體的融合是植物體細胞雜交的過程,而不是目的。答案:D10.植物體細胞雜交過程中,形成雜種細胞的標志是 ()A.再生出細胞壁 B.細胞膜發(fā)生融合C.細胞質發(fā)生融合 D.細胞核發(fā)生融合解析:植物體細胞雜交過程中,雜種細胞形成的標志是融合的原生質體再生出細胞壁。答案:A11.(2022·茂名)科學家利用植物體細胞雜交技術成功獲得了“番茄—馬鈴薯”雜種植株,為了便于雜種細胞的篩選和鑒定,科學家利用紅色熒光和綠色熒光分別標記番茄和馬鈴薯的原生質體膜上的蛋白質,其培育過程如圖所示,請據圖回答下列問題。(1)過程①常用的方法是,細胞融合完成的標志是。

(2)番茄和馬鈴薯的原生質體能發(fā)生融合的生物學原理是,

誘導融合常用的物理方法是

。

(3)植物原生質體誘導融合后,在鑒定雜種原生質體時可用顯微鏡觀察,根據細胞膜表面熒光的不同可觀察到(只考慮細胞兩兩融合的情況)種不同的原生質體,當觀察到時可判斷該原生質體是由番茄和馬鈴薯融合而成的。

(4)若番茄細胞內有m條染色體,馬鈴薯細胞內有n條染色體,則“番茄—馬鈴薯”細胞在有絲分裂后期含條染色體。

解析:(1)①是酶解法去除細胞壁獲得原生質體的過程,常用的酶是纖維素酶和果膠酶;細胞融合完成的標志是雜種細胞再生出細胞壁。(2)番茄和馬鈴薯的原生質體能發(fā)生融合的生物學原理是細胞膜的流動性;誘導融合常用的物理方法是電融合法、離心法。(3)在鑒定雜種原生質體時可用顯微鏡觀察,只考慮細胞兩兩融合的情況,根據細胞膜表面熒光的不同可觀察到3種不同的原生質體,即“番茄—番茄”“馬鈴薯—馬鈴薯”“番茄—馬鈴薯”;由于番茄原生質體用紅色熒光標記,馬鈴薯原生質體用綠色熒光標記,若原生質體是由番茄和馬鈴薯融合而成,則可觀察到融合的細胞膜表面既有紅色熒光,又有綠色熒光。(4)若番茄細胞內有m條染色體,馬鈴薯細胞內有n條染色體,則“番茄—馬鈴薯”細胞內有(m+n)條染色體,在有絲分裂后期,著絲粒分裂,染色體數目加倍,含(2m+2n)條染色體。答案:(1)酶解法雜種細胞再生出細胞壁(2)細胞膜的流動性電融合法(離心法)(3)3細胞膜表面既有紅色熒光,又有綠色熒光(4)2m+2n[拓展應用]12.下列關于影響植物組織培養(yǎng)的因素的敘述,錯誤的是 ()A.幼嫩組織相比于成熟組織易培養(yǎng)成功B.給離體幼莖消毒需要用到質量分數為5%左右的次氯酸鈉溶液C.接種花藥后一段時間內不需要光照,但幼小植株形成后需要光照D.生長素與細胞分裂素含量的比值大于1時,有利于芽的分化解析:幼嫩組織分化程度低,脫分化容易,相比于成熟組織易培養(yǎng)成功;植物組織培養(yǎng)時,給離體幼莖消毒需要用到質量分數為5%左右的次氯酸鈉溶液;接種花藥后一段時間內不需要光照,防止形成維管組織,但幼小植株形成后需要光照進行光合作用;生長素與細胞分裂素含量的比值大于1時,有利于根的分化。答案:D13.“番茄—馬鈴薯”雜種植株沒有如科學家所想象的那樣,地上結番茄,地下長馬鈴薯,原因可能是()A.需用生長素處理雜種植株,以促進果實的發(fā)育B.培育過程中控制結番茄和長馬鈴薯的基因全部丟失了C.生物基因的表達不是孤立的,它們之間是相互調控、相互影響的D.雜種細胞中沒有同源染色體,不能進行正常的減數分裂解析:“番茄—馬鈴薯”雜種植株沒有如科學家所想象的那樣,地上結番茄,地下長馬鈴薯,說明番茄和馬鈴薯基因的表達不是孤立的,它們之間是相互調控、相互影響的。答案:C14.甜葉菊植株中所含甜菊糖的甜度是蔗糖的300倍左右,而它的熱量卻很低,是一種非常理想的蔗糖替代甜味劑。甜葉菊的種子小,發(fā)芽率低,種子繁殖的遺傳性狀不穩(wěn)定,可利用植物組織培養(yǎng)技術提高甜葉菊繁殖效率。下列敘述錯誤的是 ()A.植物組織培養(yǎng)是植物細胞工程的基本技術,依據的原理是植物細胞的全能性B.植物組織培養(yǎng)的基本步驟是“取材→消毒→愈傷組織培養(yǎng)→生根→出芽→移栽”C.愈傷組織再分化出根和芽,本質上是基因選擇性表達的結果D.培養(yǎng)基中生長素與細胞分裂素含量的比值顯著高于1時,可促進愈傷組織分化出根解析:植物組織培養(yǎng)是植物細胞工程的基本技術,依據的原理是植物細胞的全能性;植物組織培養(yǎng)的基本步驟是“取材→消毒→愈傷組織培養(yǎng)→出芽→生根→移栽”;愈傷組織的再分化屬于細胞分化,本質上是基因選擇性表達的結果;培養(yǎng)基中生長素與細胞分裂素含量的比值顯著高于1時,可誘導生根。答案:B15.(2021·全國Ⅰ卷)月季在我國享有“花中皇后”的美譽。為了建立月季某新品種的快速繁殖體系,以芽體為外植體,在MS培養(yǎng)基中添加不同濃度的6BA(6芐基嘌呤)和IBA(吲哚丁酸)進行芽體增殖實驗,芽分化率(%)結果如表。6IBA/(mg·L1)0.10.20.30.40.51.031635849412.040957669503.037756454414.025353130255.08211284關于上述實驗,下列敘述錯誤的是 ()A.6BA濃度大于4.0mg/L時,芽分化率明顯降低B.6BA與IBA的比例為10∶1時,芽分化率均高于其他比例C.在培養(yǎng)基中同時添加適量的6BA和IBA,可促進芽分化D.2.0mg/L的6BA和0.2mg/L的IBA是實驗處理中芽分化的最佳組合解析:據題表可知,6BA濃度為從4.0mg/L到5.0mg/L時,芽分化率明顯降低;當6BA與IBA的比例為10∶1時,芽分化率為31%、95%、64%、30%、4%,因此6BA與IBA的比例為10∶1時,芽分化率不一定都高于其他比例;6BA與IBA的比例會影響芽的分化率,因此在培養(yǎng)基中同時添加適量的6BA和IBA,可促進芽分化;芽分化率為95%是最高的,此時6BA和IBA濃度分別為2.0mg/L、0.2mg/L,是實驗處理中芽分化的最佳組合。答案:B16.(2021·宜昌)下圖為通過植物體細胞雜交培育“番茄—馬鈴薯”植株的過程,請回答下列問題。(1)圖中過程①②處理后可獲得具有活力的。過程③一般可用作為誘導劑來誘導細胞融合。

(2)過程⑤⑥⑦涉及的細胞工程技術是,其培養(yǎng)時選用的材料通常是分生組織,原因是

。

(3)人們培育“番茄—馬鈴薯”的目的是想獲得地上結番茄、地下長馬鈴薯的植株,從理論上這種設想是可以實現的,原因是

。但最后卻未能如愿,原因是基因的表達相互調控、相互影響。盡管如此,從整個過程來看,植物體細胞雜交的研究在

方面,取得了巨大突破。

(4)番茄有A、B兩個品種。科研人員在設計品種A植物組織培養(yǎng)實驗時,參照品種B的最佳激素配比(見下表)進行預實驗。品種B組織培養(yǎng)階段細胞分裂素濃度生長素濃度Ⅰ誘導形成愈傷組織m1n1Ⅱ誘導形成幼芽m2n2Ⅲ誘導生根m3n3在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ階段中發(fā)生基因選擇性表達的是階段。為確定品種A的Ⅰ階段的最適細胞分裂素濃度,參照品種B的激素配比(m1>2.0),以0.5μmol/L為梯度,設計5個濃度水平的實驗,細胞分裂素最高濃度應設為μmol/L。

解析:(1)題圖過程①②表示酶解法去除細胞壁,處理后可獲得具有活力的原生質體。過程③一般可用聚乙二醇(PEG)作為誘導劑來誘導細胞融合。(2)過程⑤⑥⑦中將雜種細胞培育成雜種植株需要采用植物組織培養(yǎng)技術,其培養(yǎng)時選用的材料通常是分生組織,原因是其全能性高,易培養(yǎng)形成愈傷組織。(3)人們培育“番茄—馬鈴薯”的目的是想獲得地上結番茄、地下長馬鈴薯的植株,從理論上這種設想是可以實現的,原因是該植株同時具有番茄和馬鈴薯的遺傳信息。植物體細胞雜交的研究使不同生物遠緣雜交成為可能,取得了巨大突破。(4)設計5個濃度水平的實驗,則細胞分裂素濃度依次為(m11.0)μmol/L、(m10.5)μmol/L、m1μmol/L、(m1+0.5)μmol/L、(m1+1.0)μmol/L,可見細胞分裂素的最高濃度應設為(m1+1.0)μmol/L。答案:(1)原生質體聚乙二醇(PEG)(2)植物組織培養(yǎng)分生組織細胞全能性高(或分化程度低),容易培養(yǎng)形成愈傷組織(3)該植株同時具有番茄和馬鈴薯的遺傳信息打破生殖隔離,實現遠緣育種,培育植物新品種(4)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲm1+1.0探究實踐課:菊花的組織培養(yǎng)一、實驗目的1.了解植物組織培養(yǎng)的基本原理。2.了解生長素和細胞分裂素的用量的比值對菊花愈傷組織形成和分化的影響。3.嘗試進行植物組織培養(yǎng)。二、實驗原理1.植物細胞一般具有全能性。2.基本過程。外植體愈傷組織根、芽植物體3.植物激素中生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵激素,它們用量的比值會影響植物細胞的發(fā)育方向。三、材料用具1.材料。幼嫩的菊花莖段、培養(yǎng)基、體積分數為70%的酒精、質量分數為5%左右的次氯酸鈉溶液和無菌水等。各種培養(yǎng)基的配制參見教科書附錄1。2.用具。50mL錐形瓶(或植物組織培養(yǎng)瓶)、燒杯、酒精燈、超凈工作臺(或接種箱)、高壓蒸汽滅菌鍋、培養(yǎng)箱、封口膜、濾紙、標簽、消毒用酒精棉球、培養(yǎng)皿、解剖刀和鑷子等。四、探究過程五、實驗操作1.操作提醒。(1)實驗中使用的培養(yǎng)基和所有的器械都要滅菌。接種操作必須在酒精燈火焰旁進行,并且每次使用后的器械都要滅菌。(2)誘導愈傷組織期間一般不需要光照,在后續(xù)的培養(yǎng)過程中,每日需要給予適當時間和強度的光照。(3)從酒精溶液中取出的用具一定要滴盡酒精后再灼燒,用具要晾涼后再放回酒精溶液中,以免引起火災。2.實驗報告。實驗時間某年某月某日。實驗地點實驗室。實驗環(huán)境常溫、常壓、無菌等。實驗結果實驗記錄時間/d形態(tài)生長素用量與細胞分裂素用量的比值是否需要光照15~20愈傷組織1否30~35芽組織小于1是45~55幼苗大于1是實驗結論通過植物組織培養(yǎng)技術,成功地將幼嫩的菊花莖段培育為完整的植物。實驗反思成功之處嚴格無菌操作,確保實驗結果的準確性。不足之處個別外植體消毒時間過長,導致死亡。3.實驗拓展。(1)在選取菊花莖段時,為什么要選取生長旺盛的嫩枝?提示:外植體的生理狀態(tài)是成功進行組織培養(yǎng)的重要條件之一。生長旺盛的嫩枝生理狀況好,容易誘導其進行脫分化和再分化。(2)幼苗在移栽前為什么要經過“煉苗”處理?提示:由于培養(yǎng)箱和外界環(huán)境差距很大,幼苗不經過“煉苗”處理而直接栽種很難適應外界環(huán)境,死亡率會很高。“煉苗”是為了讓幼苗逐漸地適應外界環(huán)境,從而降低幼苗的死亡率。實驗評價1.植物組織培養(yǎng)從提出設想到實踐成功,經歷了漫長而艱巨的歷程。植物組織培養(yǎng)是指 ()A.離體的植物器官、組織或細胞培育成愈傷組織B.愈傷組織培育成植株C.離體的植物器官、組織或細胞培育成植株D.愈傷組織形成高度液泡化的組織解析:一般情況下,植物組織培養(yǎng)是指培養(yǎng)外植體(離體的植物器官、組織或細胞)得到植物體的過程。答案:C2.植物組織培養(yǎng)的過程是 ()①離體的植物器官、組織或細胞②愈傷組織③形成根、芽④脫分化⑤再分化⑥植物體A.①②③④⑤⑥B.①④②⑤③⑥C.①③④⑤②⑥ D.①④⑤②③⑥解析:植物組織培養(yǎng)的過程是外植體(離體的植物器官、組織或細胞)經脫分化形成愈傷組織,而后經再分化形成根、芽,進而發(fā)育成完整的植株。答案:B3.菊花的組織培養(yǎng)一般選擇 ()A.開過花的老枝B.正在開花的枝條C.未開花植株的莖上部新萌生的側枝D.任何枝條均可解析:植物組織培養(yǎng)過程中,植物材料的年齡、保存時間的長短等都會影響組織培養(yǎng)的結果。對于菊花的組織培養(yǎng)來說,一般選擇未開花植株的莖上部新萌生的側枝。答案:C4.用菊花的莖尖進行植物組織培養(yǎng)可培育出試管苗。下列關于這一過程的敘述,正確的是 ()A.進行培養(yǎng)時,一次性加足營養(yǎng)物質以防止污染B.整個培養(yǎng)過程應在光下進行,有利于葉的生長C.要根據培養(yǎng)過程的實際情況,更換培養(yǎng)基D.整個培養(yǎng)過程都應在密閉條件下進行,以免雜菌的污染解析:進行植物組織培養(yǎng)時,在不同的發(fā)育階段,所需營養(yǎng)物質的比例是不同的,故營養(yǎng)物質需要適時調整,不能一次性加入;外植體脫分化形成愈傷組織的過程需要避光,再分化過程需要提供適宜的光照條件;在培養(yǎng)過程中,要根據實際情況,更換培養(yǎng)基,如愈傷組織長成后,需要移到分化培養(yǎng)基上,進行再分化形成試管苗;在植物組織培養(yǎng)長出根、芽等器官后,植物可以進行光合作用,自己制造有機物,此后的階段不需要嚴格的密閉條件。答案:C5.在菊花的組織培養(yǎng)接種操作完成3~4d后,觀察同一溫室中的外植體,發(fā)現有的瓶內外植體正常生長,有的瓶內外植體死亡。下列不可能是外植體死亡的原因的是 ()A.接種時培養(yǎng)基滅菌不徹底B.愈傷組織形成初期沒有給予充足的光照C.接種工具灼燒后未待冷卻就接種外植體D.培養(yǎng)過程中營養(yǎng)、pH等條件不適宜解析:接種時培養(yǎng)基滅菌不徹底,就會受到微生物的污染,從而導致實驗前功盡棄;愈傷組織形成初期,細胞還沒有開始再分化,不需要充足的光照;接種工具灼燒后未待冷卻就接種外植體,會因高溫殺死外植體;一般來講,進行植物組織培養(yǎng)時,若培養(yǎng)條件(如pH、營養(yǎng)等)不適宜,則外植體可能死亡。答案:B6.下列關于植物組織培養(yǎng)的接種過程中應注意的事項,全部正確的是 ()①接種室要消毒②無菌操作③接種時可以談話④接種時要防止交叉污染⑤接種完立刻蓋好瓶口A.①②③④ B.①②③④⑤C.②③④⑤ D.①②④⑤解析:進行接種時應注意接種室要消毒;實驗過程要無菌操作;接種時不可以談話,防止雜菌污染;外植體可先用體積分數為70%的酒精消毒,取出用無菌水沖洗后,再用質量分數為5%左右的次氯酸鈉溶液消毒,并用無菌水沖