人教版生物高中選修3課時素養(yǎng)評價2-1-1植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)

課時素養(yǎng)評價五植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)(30分鐘100分)一、選擇題(共4小題,每小題6分,共24分)1.植物組織培養(yǎng)可以形成愈傷組織,下列有關(guān)愈傷組織的敘述錯誤的是()A.愈傷組織是離體細(xì)胞經(jīng)過脫分化形成的B.形成愈傷組織的培養(yǎng)基不需含有機(jī)分子C.愈傷組織可以形成具有生根能力的胚狀結(jié)構(gòu)D.愈傷組織細(xì)胞的線粒體和核糖體可能發(fā)生堿基互補(bǔ)配對【解析】選B。植物組織培養(yǎng)中,植物離體細(xì)胞經(jīng)過脫分化過程形成愈傷組織,選項A正確。對植物愈傷組織的培養(yǎng),需要加入大量元素、微量元素、植物激素、有機(jī)物等,選項B錯誤。愈傷組織具有發(fā)育成完整個體的潛能,可以分化成具有生根發(fā)芽能力的胚狀結(jié)構(gòu),選項C正確。線粒體是半自主性細(xì)胞器,有DNA,可以自主進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和復(fù)制,在細(xì)胞分裂時也會復(fù)制;核糖體合成多肽時,tRNA和mRNA之間會發(fā)生堿基互補(bǔ)配對,以連接上相應(yīng)的氨基酸,選項D正確。2.(2020·武漢高二檢測)下列關(guān)于植物組織培養(yǎng)的敘述中,錯誤的是 ()A.培養(yǎng)基中添加蔗糖的目的是提供營養(yǎng)和調(diào)節(jié)滲透壓B.培養(yǎng)基中的生長素和細(xì)胞分裂素影響愈傷組織的生長和分化C.離體器官或組織的細(xì)胞都必須通過脫分化才能形成愈傷組織D.同一株綠色開花植物不同部位的細(xì)胞經(jīng)培養(yǎng)獲得的愈傷組織基因型相同【解析】選D。植物組織培養(yǎng)初期,由于細(xì)胞尚不能進(jìn)行光合作用,因此添加有機(jī)物蔗糖作為碳源,提供營養(yǎng),同時蔗糖可以調(diào)節(jié)滲透壓,故A項正確。植物激素中生長素和細(xì)胞分裂素是啟動細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵性激素,按照不同的順序使用生長素、細(xì)胞分裂素,會得到不同的實驗結(jié)果;當(dāng)同時使用這兩類激素時,兩者用量的比例影響植物細(xì)胞的發(fā)育方向,故B項正確。由高度分化的植物組織或細(xì)胞產(chǎn)生愈傷組織的過程,稱為植物細(xì)胞的脫分化,離體的植物器官或組織必須通過脫分化的方式來形成愈傷組織,故C項正確。取綠色開花植物的來自不同部位的體細(xì)胞和生殖細(xì)胞分別進(jìn)行植物組織培養(yǎng),由于生殖細(xì)胞的基因型與親本不同,得到的愈傷組織基因型與親本也不相同,故D項錯誤。3.科學(xué)家把天竺葵和香茅草的原生質(zhì)體進(jìn)行誘導(dǎo)融合,培育出的驅(qū)蚊草含有一種能驅(qū)蚊且對人體無害的香茅醛。下列關(guān)于驅(qū)蚊草培育的敘述,錯誤的是()A.驅(qū)蚊草的培育屬于細(xì)胞工程育種,其優(yōu)點是能克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙B.培育過程中要用到纖維素酶、果膠酶、PEG等試劑或離心、振動、電激等方法C.驅(qū)蚊草培育過程是植物體細(xì)胞雜交,無愈傷組織和試管苗的形成D.驅(qū)蚊草不能通過天竺葵和香茅草雜交而獲得,因為不同物種間存在生殖隔離【解析】選C。驅(qū)蚊草的培育屬于細(xì)胞工程育種中的植物體細(xì)胞雜交,其優(yōu)點是打破生殖隔離的限制,克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙,選項A正確;植物體細(xì)胞雜交的過程中需要用纖維素酶和果膠酶去除植物細(xì)胞壁以獲得原生質(zhì)體,再應(yīng)用一定的誘導(dǎo)方法如:化學(xué)法(聚乙二醇)、物理法(振動、離心、電激)等方法誘導(dǎo)植物原生質(zhì)體融合,選項B正確;形成雜種細(xì)胞后利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)將融合細(xì)胞培育成新植株,需經(jīng)歷脫分化形成愈傷組織和再分化形成試管苗過程,選項C錯誤;天竺葵和香茅草屬于不同種植物,存在生殖隔離,故不能通過雜交獲得驅(qū)蚊草,選項D正確。4.(2020·南京、鹽城聯(lián)考)為研究培養(yǎng)基成分對馬鈴薯葉肉原生質(zhì)體培養(yǎng)的影響,科學(xué)家配制了如表所示的2種培養(yǎng)基,開展了有關(guān)實驗,其他培養(yǎng)條件相同且適宜,實驗結(jié)果如圖所示,下列有關(guān)敘述錯誤的是 ()組別培養(yǎng)基培養(yǎng)天數(shù)甲MS培養(yǎng)基(含蔗糖、有機(jī)酸、無機(jī)鹽、瓊脂)7天乙纖維二糖+MS培養(yǎng)基(同上)7天A.本實驗的材料可取自馬鈴薯試管苗的幼嫩葉片B.培養(yǎng)基中還需要添加適當(dāng)比例的生長素和細(xì)胞分裂素C.制備原生質(zhì)體前需用濕熱滅菌法對酶解液進(jìn)行處理D.添加纖維二糖的作用可能是促進(jìn)細(xì)胞壁再生和細(xì)胞持續(xù)分裂生長【解析】選C。本實驗的材料可取自馬鈴薯試管苗的幼嫩葉片;在植物組織培養(yǎng)過程中需要加入植物激素,生長素和細(xì)胞分裂素用量的比值低時,有利于芽的分化,反之則有利于根的分化;用濕熱滅菌法對酶解液進(jìn)行處理,會導(dǎo)致酶喪失活性,使實驗失敗;據(jù)圖分析可知,如果在培養(yǎng)基中加入纖維二糖后細(xì)胞的出芽率明顯降低,細(xì)胞的分裂率明顯升高,所以添加纖維二糖的作用可能是促進(jìn)細(xì)胞壁再生和細(xì)胞持續(xù)分裂生長?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】下列關(guān)于植物體細(xì)胞雜交的敘述,正確的是 ()A.去掉細(xì)胞壁獲得有活力的原生質(zhì)體的唯一方法是酶解法B.因基因選擇性表達(dá)導(dǎo)致原生質(zhì)體和植物細(xì)胞形態(tài)不同C.雜種細(xì)胞再生細(xì)胞壁主要與線粒體和高爾基體有關(guān)D.有絲分裂和減數(shù)分裂是植物體細(xì)胞雜交過程中細(xì)胞分裂的主要方式【解析】選C。目前最常用的去除細(xì)胞壁的方法是酶解法,但不是唯一的方法,A項錯誤;細(xì)胞壁對植物細(xì)胞具有保護(hù)和支持的作用,去除細(xì)胞壁后,原生質(zhì)體呈球狀,與基因選擇性表達(dá)無關(guān),B項錯誤;植物細(xì)胞壁的成分主要是纖維素,而高爾基體參與合成纖維素,過程中需要線粒體提供ATP,C項正確;植物體細(xì)胞雜交最后的結(jié)果是得到完整的雜種植株的幼苗,沒有經(jīng)過減數(shù)分裂,D項錯誤。二、非選擇題(共6小題,共76分)5.(8分)(2020·石家莊高二檢測)研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)水浴處理后再組織培養(yǎng)獲得的草莓幼苗脫毒效果更好。下圖表示脫毒苗培養(yǎng)的過程。請回答下列問題:小葉尚未展開的匍匐莖1cm→40℃水浴4h→剝?nèi)∏o尖(1)植物組織培養(yǎng)首先要通過脫分化過程,脫分化是指

的過程。植物組織培養(yǎng)還要通過過程。

(2)選材是植物組織培養(yǎng)取得成功的條件之一,胡蘿卜組織培養(yǎng)實驗中要強(qiáng)調(diào)切取含有形成層部分,原因是。獲得的草莓脫毒苗要剝?nèi)∏o尖,原因是。

(3)經(jīng)水浴處理后再組織培養(yǎng)獲得的草莓幼苗脫毒效果更好,原因可能有(寫一點),剝?nèi)〉那o尖需要進(jìn)行處理。

【解析】(1)植物組織培養(yǎng)的過程中,關(guān)鍵的步驟是脫分化與再分化,脫分化是指已經(jīng)分化的細(xì)胞,經(jīng)過誘導(dǎo)后,失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變?yōu)槲捶只?xì)胞的過程。植物組織培養(yǎng)即外植體通過脫分化形成愈傷組織,然后通過再分化形成胚狀體或者叢芽的過程。(2)在植物組織培養(yǎng)過程中,選擇的外植體分化程度越低,分裂能力越強(qiáng),培養(yǎng)越容易成功,因此在組織培養(yǎng)過程中選擇形成層的細(xì)胞,因為形成層的細(xì)胞分化程度低、分裂能力強(qiáng),易脫分化。獲取脫毒的幼苗一般選擇莖尖為外植體,因為莖尖所含的病毒少或無病毒,獲得的脫毒苗不會或極少感染病毒。(3)水浴處理有利于延緩病毒增殖擴(kuò)散速度,比脫毒效果更好,由于植物組織培養(yǎng)過程中需要在無菌的條件下進(jìn)行,故剝?nèi)〉那o尖需要進(jìn)行無菌處理。答案:(1)已經(jīng)分化的細(xì)胞,經(jīng)誘導(dǎo)后失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變?yōu)槲捶只?xì)胞再分化(2)形成層細(xì)胞分化程度低,分裂能力強(qiáng),易脫分化莖尖所含病毒少或無病毒(3)延緩病毒增殖擴(kuò)散速度無菌6.(10分)(2020·贛中南五校聯(lián)考)科學(xué)家利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)成功獲得了胡蘿卜—羊角芹雜種植株,為了便于雜種細(xì)胞的篩選和鑒定,科學(xué)家利用紅色熒光和綠色熒光分別標(biāo)記胡蘿卜和羊角芹的細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì),其培育過程如圖所示:請回答下列相關(guān)問題。(1)植物體細(xì)胞雜交的生物學(xué)原理是

。

(2)過程①常用酶去除細(xì)胞壁,獲得具有活力的原生質(zhì)體。植物原生質(zhì)體融合過程常采用的物理法有(寫出兩點即可);原生質(zhì)體融合成功的標(biāo)志是。在鑒定雜種原生質(zhì)體時可用顯微鏡觀察,當(dāng)觀察到時可判斷該原生質(zhì)體是由胡蘿卜原生質(zhì)體和羊角芹原生質(zhì)體融合而成的。

(3)過程③和過程④分別為,過程④的培養(yǎng)基中常添加的植物激素有。

(4)與雜交育種相比,植物體細(xì)胞雜交的顯著特點是

。

【解析】(1)植物體細(xì)胞雜交就是將不同種的植物體細(xì)胞在一定條件下誘導(dǎo)融合成雜種細(xì)胞,再利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)將雜種細(xì)胞培育成新的植物體,體現(xiàn)的生物學(xué)原理為細(xì)胞膜的流動性和植物細(xì)胞的全能性。(2)植物細(xì)胞具有細(xì)胞壁,在進(jìn)行體細(xì)胞融合之前需先用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁,獲得具有活力的原生質(zhì)體,誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的物理法包括振動、離心、電激等,化學(xué)法一般是用聚乙二醇作為誘導(dǎo)劑來誘導(dǎo)細(xì)胞融合。細(xì)胞融合成功的標(biāo)志是雜種細(xì)胞再生出新的細(xì)胞壁;由于紅色熒光和綠色熒光分別標(biāo)記于胡蘿卜和羊角芹的細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì),故融合的雜種原生質(zhì)體表面既有紅色熒光又有綠色熒光。(3)由雜種細(xì)胞形成愈傷組織的過程為植物組織培養(yǎng)中的脫分化,由愈傷組織形成胡蘿卜—羊角芹雜種植株的過程屬于再分化。培養(yǎng)基中需添加的植物激素是生長素和細(xì)胞分裂素。(4)植物體細(xì)胞雜交是將不同種植物的體細(xì)胞融合,克服了植物遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙或打破了物種間的生殖隔離。答案:(1)細(xì)胞膜的流動性、植物細(xì)胞的全能性(2)纖維素酶和果膠離心、振動、電激(任寫兩點即可)雜種細(xì)胞再生出新的細(xì)胞壁融合的雜種原生質(zhì)體表面既有紅色熒光又有綠色熒光(3)脫分化和再分化生長素和細(xì)胞分裂素(4)克服了植物遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙(或打破了物種間的生殖隔離)7.(10分)如圖為植物體細(xì)胞雜交過程示意圖。據(jù)圖回答:(1)步驟①是,最常用的方法是。

(2)在利用雜種細(xì)胞培育成為雜種植株的過程中,運用的技術(shù)手段是,其中步驟④相當(dāng)于,步驟⑤相當(dāng)于。

(3)原生質(zhì)體融合的目的是獲得。遠(yuǎn)緣雜交的兩個親本的遺傳特征能夠在新的植物體上有所表現(xiàn),其根本原因是。

(4)若遠(yuǎn)緣雜交親本A和B都是二倍體,則雜種植株為倍體。

(5)從理論上講,雜種植株的育性為。若運用傳統(tǒng)有性雜交方法能否實現(xiàn)?,原因是。

(6)利用植物體細(xì)胞雜交的方法培育作物新品種過程中,遺傳物質(zhì)的傳遞是否遵循孟德爾的遺傳規(guī)律?。為什么?

。

【解析】(1)用纖維素酶和果膠酶來分解細(xì)胞壁(即酶解法)是最常用的制備植物原生質(zhì)體的方法。(2)由雜種細(xì)胞培育到雜種植株運用了植物組織培養(yǎng)技術(shù),經(jīng)歷脫分化和再分化兩個重要階段。(3)原生質(zhì)體融合是為了獲得雜種細(xì)胞,當(dāng)原生質(zhì)體A和B的融合體再生出細(xì)胞壁就意味著雜種細(xì)胞的形成。雜種植株同時具備兩個雜交親本的遺傳物質(zhì),能夠表現(xiàn)出兩個親本的遺傳特性。(4)若親本A和B都是二倍體,則雜種植株的體細(xì)胞內(nèi)有四個染色體組,為四倍體。(5)雜種植株的細(xì)胞內(nèi)具有同源染色體,理論上講是可以進(jìn)行減數(shù)分裂產(chǎn)生正常配子的,是可育的。不同物種間存在生殖隔離,不會實現(xiàn)有性雜交,即使能雜交,也不會產(chǎn)生可育后代,植物體細(xì)胞雜交打破了這種生殖隔離,克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。(6)孟德爾的遺傳規(guī)律發(fā)生在有性生殖的減數(shù)分裂過程中,而植物體細(xì)胞雜交過程中細(xì)胞增殖的方式是有絲分裂,沒有減數(shù)分裂,故此過程遺傳物質(zhì)的傳遞不遵循孟德爾遺傳規(guī)律。答案:(1)去掉細(xì)胞壁,分離出有活力的原生質(zhì)體酶解法(2)植物組織培養(yǎng)脫分化再分化(3)雜種細(xì)胞獲得雙親的遺傳物質(zhì)(兩個親本的遺傳物質(zhì))(4)(異源)四(5)可育不能不同種生物之間存在生殖隔離(6)不遵循有性生殖的過程中進(jìn)行減數(shù)分裂,才遵循孟德爾的遺傳規(guī)律【互動探究】(1)雜種植株并沒有擁有兩種植物全部的性狀,為什么?提示:盡管雜種植株細(xì)胞內(nèi)擁有兩種植物的全部基因,但不同種生物之間的基因表達(dá)是相互影響的。(2)雜種植株生長發(fā)育的過程中遵循孟德爾遺傳規(guī)律嗎?試分析原因。提示:遵循。雜種植株細(xì)胞內(nèi)有同源染色體,能進(jìn)行正常的減數(shù)分裂,即能夠開花結(jié)果,遵循孟德爾遺傳規(guī)律。8.(12分)回答下列有關(guān)植物組織培養(yǎng)的問題。(1)用于植物組織培養(yǎng)的植物材料稱為。

(2)組織培養(yǎng)中的細(xì)胞,從分化狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槲捶只癄顟B(tài)的過程稱為。

(3)在再分化階段所用的培養(yǎng)基中,含有植物激素X和植物激素Y,逐漸改變培養(yǎng)基中這兩種植物激素的濃度比,未分化細(xì)胞群的變化情況如圖所示,據(jù)圖指出兩種激素的不同濃度比與形成芽、根、愈傷組織的關(guān)系:①當(dāng)植物激素X與植物激素Y的濃度比等于1時,;

②;

③。

(4)若植物激素Y是生長素,在植物組織培養(yǎng)中其主要作用是,則植物激素X的名稱是。

(5)生產(chǎn)上用試管苗保留植物的優(yōu)良性狀,其原因是

。

【解析】(1)植物組織培養(yǎng)是在離體情況下將植物組織、器官(稱外植體)培育成一個個體的過程,所以用于植物組織培養(yǎng)的植物材料稱為外植體。(2)植物組織培養(yǎng)包括脫分化和再分化兩個重要的過程。其中脫分化是指組織培養(yǎng)中的細(xì)胞,從分化狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槲捶只癄顟B(tài)的過程。(3)由圖可知:①當(dāng)植物激素X與植物激素Y的濃度比等于1時,未分化細(xì)胞群經(jīng)分裂形成愈傷組織;②當(dāng)植物激素X與植物激素Y的濃度比大于1時,未分化細(xì)胞群分化形成芽;③當(dāng)植物激素X與植物激素Y的濃度比小于1時,未分化細(xì)胞群分化形成根。(4)由以上分析可知:激素X是細(xì)胞分裂素,激素Y是生長素。(5)試管苗是植物組織培養(yǎng)形成的,因為植物組織培養(yǎng)形成試管苗的過程屬于無性生殖,后代不發(fā)生性狀分離,因此用試管苗能保留植物的優(yōu)良性狀。答案:(1)外植體(2)脫分化(3)①未分化細(xì)胞群經(jīng)分裂形成愈傷組織②當(dāng)植物激素X與植物激素Y的濃度比大于1時,未分化細(xì)胞群分化形成芽③當(dāng)植物激素X與植物激素Y的濃度比小于1時,未分化細(xì)胞群分化形成根(4)促進(jìn)細(xì)胞的生長(伸長)細(xì)胞分裂素(5)組織培養(yǎng)形成試管苗的過程屬于無性生殖,后代不發(fā)生性狀分離9.(15分)“白菜甘藍(lán)”是科學(xué)家用細(xì)胞工程的方法培育的蔬菜新品種,它具有生長期短、耐熱性強(qiáng)和易儲存等優(yōu)點。如圖是“白菜甘藍(lán)”培育過程示意圖,請完成下列問題:(1)由雜種細(xì)胞D培育成“白菜甘藍(lán)”植株,采用的技術(shù)手段是。該過程說明植物細(xì)胞具有。

(2)要制備“白菜甘藍(lán)”的人工種子,要在過程d中選取具有生根發(fā)芽能力的結(jié)構(gòu),包裹上人造種皮制得。

(3)在過程d培養(yǎng)中,培養(yǎng)基的成分通常包括水、、有機(jī)營養(yǎng)和等,同時,在培養(yǎng)過程中,除必要的溫度、光照和氧氣等外界條件外,另一個成功的關(guān)鍵是操作過程中必須保證操作。

(4)在過程a中誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合最常用的誘導(dǎo)劑是,融合依據(jù)的原理是。

【解題關(guān)鍵】解答本題需明確以下兩點:(1)圖示信息:明確過程a表示誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合,過程b表示再生出新細(xì)胞壁的過程,過程c表示脫分化過程,過程d表示再分化過程。(2)關(guān)鍵信息:明確植物體細(xì)胞雜交分為兩個階段,第一個階段是植物體細(xì)胞原生質(zhì)體融合成雜種細(xì)胞,第二個階段是雜種細(xì)胞培養(yǎng)出雜種植株。【解析】(1)由雜種細(xì)胞D培育成“白菜甘藍(lán)”植株,采用的技術(shù)手段是植物組織培養(yǎng),該過程說明植物細(xì)胞具有全能性。(2)要制備“白菜甘藍(lán)”的人工種子,要在過程d中選取具有生根發(fā)芽能力的胚狀體結(jié)構(gòu),包裹上人造種皮制得。(3)過程d表示再分化,在該過程培養(yǎng)中,培養(yǎng)基的成分通常包括水、無機(jī)鹽、有機(jī)營養(yǎng)和植物激素等;同時,在培養(yǎng)過程中,除必要的溫度、光照和氧氣等外界條件外,成功的另一個條件是必須保證無菌操作。(4)在過程a中誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合最常用的誘導(dǎo)劑是聚乙二醇(PEG),融合依據(jù)的原理是細(xì)胞膜的流動性。答案:(1)植物組織培養(yǎng)全能性(2)胚狀體(3)無機(jī)鹽植物激素?zé)o菌(4)聚乙二醇(PEG)細(xì)胞膜的流動性【互動探究】(1)過程d為什么需要光照?提示:葉肉細(xì)胞中葉綠素的合成需要光照條件。(2)“白菜甘藍(lán)”的根細(xì)胞沒有葉綠素,而葉的葉肉細(xì)胞具有葉綠素,這是為什么?提示:基因選擇性表達(dá)的結(jié)果