高二生物植物細胞工程的基本技術(shù)測試題

2.1.1植物細胞工程的基本技術(shù)1．以下不能說明細胞全能性的實驗是()A．玉米花粉粒培育出植株B．轉(zhuǎn)入貯存蛋白基因的向日葵細胞培育出植株C．燒傷病人的健康細胞培養(yǎng)出皮膚D．核移植獲得的組裝細胞培育出的鯉鯽移核魚解析：選C。考查細胞全能性的概念，細胞的全能性是指生物體的細胞具有使后代細胞發(fā)育成完整個體的潛能。玉米花粉粒培育出植株、向日葵細胞培育出植株、組裝細胞培育出鯉鯽移核魚都是全能性的體現(xiàn)，只有C選項沒有得到完整個體，不能體現(xiàn)細胞的全能性。2．下列屬于組織培養(yǎng)的是()A．花粉培養(yǎng)成單倍體植株B．芽發(fā)育成枝條C．根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)D．未受精卵發(fā)育成植株解析：選A。植物組織培養(yǎng)的過程簡要概括為：離體的植物器官、組織或細胞經(jīng)脫分化，形成愈傷組織，經(jīng)再分化，形成根、莖、芽等器官，并進一步培養(yǎng)出完整的植株?；ǚ垭x體培養(yǎng)是組織培養(yǎng)的新技術(shù)，花粉細胞具有全能性；芽發(fā)育成枝條、根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)是正常的生長過程，未受精卵發(fā)育成植株是孤雌生殖。3．(2011年天津高二檢測)設(shè)計植物體細胞雜交實驗時，如果期望獲得性狀優(yōu)良的作物新品種，不需要考慮的是()A．親本細胞的生殖隔離問題B．選擇具有優(yōu)良性狀的親本C．親本細胞的融合技術(shù)D．雜種細胞愈傷組織的誘導(dǎo)和再分化答案：A4．(2011年北京海淀區(qū)高二檢測)下圖為“番茄——馬鈴薯”的培育過程示意圖，有關(guān)敘述正確的是()A．獲得a、b細胞需要胰蛋白酶和果膠酶B．誘導(dǎo)a、b細胞融合的化學試劑一般用秋水仙素C．a(chǎn)、b細胞融合為c細胞的原理是生物膜具有流動性D．d、e、f過程表示植物的組織培養(yǎng)過程，e、f分別為脫分化和再分化解析：選C。植物體細胞在雜交之前，必須先利用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁，獲得具有活力的原生質(zhì)體；a、b細胞融合為c細胞的原理是細胞膜的流動性，誘導(dǎo)a、b細胞融合的化學試劑一般用聚乙二醇，d、e分別為脫分化和再分化。5．下列四個選項中，沒有采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)的一項是()A．花藥離體培養(yǎng)得到單倍體植株B．秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗得到多倍體植株C．基因工程培育的抗棉鈴蟲的棉花植株D．細胞工程培育“番茄—馬鈴薯”雜種植株解析：選B。花藥離體培養(yǎng)是單倍體育種的一項基礎(chǔ)技術(shù)，其基本原理就是組織培養(yǎng)?；蚬こ膛嘤瓜x棉的過程中，把目的基因?qū)胧荏w細胞后，要誘導(dǎo)其分裂，分化，最后發(fā)育為一個植物體，必須經(jīng)過組織培養(yǎng)才能實現(xiàn)。細胞工程培育“番茄—馬鈴薯”雜種植株的過程中，對融合的雜種細胞，也必須經(jīng)過組織培養(yǎng)才能形成雜種植株。可見，組織培養(yǎng)是生物工程中的基礎(chǔ)技術(shù)手段。而利用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗得到多倍體植株，沒有利用到組織培養(yǎng)技術(shù)。6．野生馬鈴薯品種的植株具有較強的抗病、抗蟲、抗鹽堿、抗寒能力，但塊莖不能食用。俄、德、芬蘭專家共同做實驗研究，用野生馬鈴薯與馬鈴薯的體細胞進行雜交，培育出了生活能力強的雜交系馬鈴薯。據(jù)圖分析回答問題：(1)①過程植物細胞原生質(zhì)體的分離需經(jīng)過酶解，其中“酶解”所用的酶應(yīng)該包括________________________________________________________________________。(2)②過程需要用到聚乙二醇(PEG)，其目的是___________________________________。(3)請用文字和箭頭表示出④⑤技術(shù)過程的實驗流程_____________________________________________________________________________________________________。由此過程可以看出植物細胞有形成再生組織的可能性，這是________________________________________________________________________的表現(xiàn)。(4)一般在培養(yǎng)基上培養(yǎng)24～48小時后，大部分原生質(zhì)體已再生出細胞壁?？梢匀?，通過________________________________________________________________________實驗來鑒別細胞壁是否已經(jīng)再生。(5)請說明運用此植物體細胞雜交法的最大好處：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：細胞壁由纖維素和果膠組成，可以用纖維素酶和果膠酶將其水解。在細胞融合時常用聚乙二醇作為誘導(dǎo)劑，誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合。由④→⑤是雜種細胞經(jīng)過脫分化、再分化形成幼苗的過程，這是植物細胞全能性的體現(xiàn)。有細胞壁的植物細胞可以進行細胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原。植物體細胞雜交不通過有性生殖，故可以克服有性生殖遠緣雜交不親和障礙，培育出兼有兩物種品質(zhì)的優(yōu)良物種。答案：(1)纖維素酶、果膠酶(2)誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合(3)融合細胞eq\o(→,\s\up7(脫分化))愈傷組織eq\o(→,\s\up7(再分化))幼苗植物細胞具有全能性(4)植物細胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原(5)可使本來存在著生殖隔離的物種進行雜交，培育出兼有兩物種品質(zhì)的優(yōu)良物種或克服不同生物遠緣雜交不親和的障礙(緊扣教材，思考感悟)【討論】1．在組織培養(yǎng)實驗中，為什么要強調(diào)所用器械的滅菌和實驗人員的無菌操作？(教材P35)答案：植物組織培養(yǎng)中用到的培養(yǎng)基含有豐富的營養(yǎng)成分，有利于培養(yǎng)物的生長，然而各種雜菌同樣也可以在上面迅速生長，所以植物組織培養(yǎng)過程中污染現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。培養(yǎng)基一旦被污染，迅速生長的各種雜菌不但會和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng)，而且這些雜菌生長的過程中會生成大量對培養(yǎng)物有害的物質(zhì)，導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡。造成培養(yǎng)基污染的因素有很多，一般包括：外植體帶菌，培養(yǎng)瓶和各種器械滅菌不徹底、操作人員操作不規(guī)范等。所以在組織培養(yǎng)實驗中用到的植物材料和各種器械都要進行徹底地滅菌，實驗人員操作一定要規(guī)范，避免帶入雜菌。2．在本實驗中，切取胡蘿卜塊時強調(diào)要切取含有形成層部分，原因是這部分容易誘導(dǎo)形成愈傷組織。請思考一下，胡蘿卜的其他部分(如莖、葉、花)，是否也能培養(yǎng)成小植株，你能用實驗的方法進行驗證嗎？(教材P35)答案：胡蘿卜的其他部分(如莖、葉、花)也能培養(yǎng)再生形成小植株，只是誘導(dǎo)愈傷組織形成比較困難?？梢詤⒖己}卜根進行組織培養(yǎng)的實驗，嘗試設(shè)計出利用胡蘿卜的莖、葉、花進行組織培養(yǎng)的實驗流程。3．請根據(jù)上面的實驗過程，概括出植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡圖，并與其他同學交流。(教材P35)答案：【思考與探究】1．為什么“番茄——馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學家所想像的那樣，地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯？(教材P38)答案：1978年，梅爾徹斯(Melchers)等人首次獲得了馬鈴薯與番茄的屬間體細胞雜種。他們將培育的二倍體馬鈴薯品系和蕃茄葉片細胞進行融合，所產(chǎn)生的雜交株被稱為“馬鈴薯—番茄”。像大多數(shù)雜種一樣，雜交株同時具有馬鈴薯和番茄的形態(tài)特征。其中一些植株形成了“類似塊莖的生殖根”，但是沒有產(chǎn)生可結(jié)實的花、果實以及真正意義上的塊莖。到目前為止，“番茄—馬鈴薯”一類的體細胞雜種植物還不能產(chǎn)生經(jīng)濟效益，但是其研究價值不可忽視。至于“番茄—馬鈴薯”沒有像人們預(yù)想的那樣地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯，其主要原因是：生物基因的表達不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，所以“番茄—馬鈴薯”雜種植株的細胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達受到相互干擾，不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達，雜交植株不能地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯就是很自然的了。2．自然界中有一種含有葉綠體的原生動物——眼蟲，這說明植物的細胞器同樣可以在某些動物細胞中存活。請?zhí)接懀簞游锛毎c植物細胞之間可以實現(xiàn)雜交嗎？如果理論上可行，請嘗試設(shè)計出具體實驗方案。(教材P38)答案：根據(jù)眼蟲的特點，動物細胞和植物細胞之間在理論上是可以實現(xiàn)雜交的。具體的實驗方案可以設(shè)計如下：1．細胞工程技術(shù)是一門綜合科學技術(shù)，下列哪項技術(shù)不屬于細胞工程()A．有性雜交 B．體細胞雜交C．組織培養(yǎng) D．細胞核移植解析：選A。細胞工程是指應(yīng)用細胞生物學和分子生物學的原理和方法，通過細胞水平或細胞器水平上的操作，按照人的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品的一門綜合科學技術(shù)。生物有性雜交不能單純按照人的意愿來進行。2．下列有關(guān)植物細胞全能性的敘述，正確的是()A．只有體細胞才具有發(fā)育成完整個體所必需的全部基因B．高度分化的細胞處于離體狀態(tài)時不能表現(xiàn)出全能性C．植物細胞的全能性是植物組織培養(yǎng)技術(shù)的理論基礎(chǔ)之一D．配子不能表現(xiàn)出全能性的原因是它所含的基因比體細胞減少一半解析：選C。配子也具有發(fā)育成完整個體所必需的全部基因，花藥離體培養(yǎng)證明配子也具有并且能表現(xiàn)出全能性，細胞表達全能性的首要前提是處于離體狀態(tài)。3．要將胡蘿卜韌皮部細胞培養(yǎng)成完整植株，需要(多選)()A．具有完整細胞核的細胞B．離體狀態(tài)C．導(dǎo)入外源基因D．一定的營養(yǎng)物質(zhì)和激素解析：選ABD。本題考查細胞全能性及實現(xiàn)的條件。植物組織培養(yǎng)依據(jù)的原理是植物細胞的全能性。細胞的全能性是指一個細胞發(fā)育成一個完整個體的潛能，其根本原因是該細胞包含該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)。對于細胞而言，遺傳物質(zhì)主要集中在細胞核內(nèi)。科學研究表明，植物細胞只有在脫離原來所在植物體的組織或器官而處于離體狀態(tài)時，在一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件的作用下才能表現(xiàn)出全能性。4．植物組織培養(yǎng)是指()A．將離體細胞培養(yǎng)成完整植株B．將植物的愈傷組織培養(yǎng)成植株C．愈傷組織形成高度液泡化的組織D．將離體細胞或組織培養(yǎng)成愈傷組織解析：選A。植物組織培養(yǎng)就是在無菌和人工控制條件下，將離體的植物器官、組織、細胞，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。5．韌皮部細胞是高度分化的植物細胞，用韌皮部細胞進行組織培養(yǎng)可以形成愈傷組織，下列敘述錯誤是()A．該愈傷組織是細胞經(jīng)過脫分化和細胞分裂形成的B．該愈傷組織的細胞沒有全能性C．該愈傷組織是由排列疏松的薄壁細胞組成D．該愈傷組織可以形成具有生根發(fā)芽能力的胚狀結(jié)構(gòu)解析：選B。愈傷組織是由離體的植物器官、組織或細胞通過細胞分裂產(chǎn)生的，此過程稱為植物細胞的脫分化。愈傷組織中的細胞排列疏松而無規(guī)則，主要是一種高度液泡化的呈無定形狀態(tài)的薄壁細胞。愈傷組織中雖然有些細胞發(fā)生分化，但仍具有全能性，在一定條件下繼續(xù)培養(yǎng)，細胞會發(fā)生再分化，生成芽和根，進而發(fā)育成完整植株。愈傷組織的形態(tài)發(fā)生方式主要有不定芽方式和胚狀體方式兩種。其中，胚狀體方式是指由愈傷組織細胞誘導(dǎo)分化出具有胚芽、胚根和胚軸的胚狀結(jié)構(gòu)，進而長成完整植株。6．(2011年大連市第二十高中高二檢測)下列對植物組織培養(yǎng)過程中的脫分化，敘述正確的是()A．植物體的分生組織通過細胞分裂產(chǎn)生新細胞的過程B．體內(nèi)分化的細胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變的過程C．高度分化的植物器官、組織或細胞產(chǎn)生愈傷組織的過程D．愈傷組織分裂產(chǎn)生大量相同細胞的過程解析：選C。脫分化是已經(jīng)分化的植物器官、組織或細胞，當受到創(chuàng)傷或進行離體(也受到創(chuàng)傷)培養(yǎng)時，已停止分裂的細胞，又重新恢復(fù)分裂，細胞改變原有的分化狀態(tài)，失去原有結(jié)構(gòu)和功能，成為具有未分化特性的細胞，即高度分化的植物器官、組織或細胞產(chǎn)生愈傷組織的過程。7．下圖為植物組織培養(yǎng)技術(shù)過程，有關(guān)說法不正確的是()A．B試管中細胞全能性最高B．D試管中培育出的個體都是純合子C．A→B的過程需要激素的刺激D．A→D的細胞分裂都是有絲分裂解析：選B。該過程為植物組織培養(yǎng)技術(shù)，能保持親本的優(yōu)良性狀。A→B為愈傷組織的形成過程，愈傷組織的形成需要激素的刺激。A→D只發(fā)生有絲分裂。不發(fā)生減數(shù)分裂。D試管中是否為純合子取決于親本。8．植物體細胞雜交所利用的原理包括()①細胞膜的流動性②細胞的全能性③基因結(jié)構(gòu)的相對獨立性A．① B．②C．①② D．①②③解析：選C。細胞膜的流動性為植物體細胞雜交的成功提供了可能，這是植物體細胞雜交成功的首要條件；細胞的全能性是細胞工程所依據(jù)的基本原理，這是植物體細胞雜交成功的內(nèi)在原因；植物體細胞雜交過程與基因的結(jié)構(gòu)無直接關(guān)系。9．(2011年豐臺區(qū)高二檢測)在細胞工程——原生質(zhì)體融合育種技術(shù)中，其技術(shù)的重要一環(huán)是將營養(yǎng)細胞的細胞壁除去。若將去掉了細胞壁的成熟植物細胞置于清水中，細胞將()A．皺縮 B．漲破C．呈球形 D．保持原狀解析：選B。去壁的植物細胞是原生質(zhì)體，相當于一個動物細胞，在清水中會滲透吸水膨脹，導(dǎo)致細胞破裂。10．下面關(guān)于植物體細胞雜交技術(shù)的說法，不正確的是()A．必須有纖維素酶和果膠酶的存在B．要經(jīng)過組織培養(yǎng)的過程C．可以實現(xiàn)種間或種內(nèi)雜交D．原生質(zhì)體融合必須借助誘導(dǎo)劑解析：選D。在進行植物體細胞雜交時，要除去細胞壁才能進行原生質(zhì)體的融合。細胞壁的成分是纖維素和果膠，利用纖維素酶和果膠酶就可除去細胞壁。植物體細胞雜交主要指種間雜交，也可以進行種內(nèi)雜交。原生質(zhì)體融合時可以借助誘導(dǎo)劑，如用聚乙二醇，也可以采用物理法，如離心、振動、電激等。在完成體細胞雜交形成雜種細胞后，再通過組織培養(yǎng)的過程，產(chǎn)生新個體。11．“白菜—甘藍”是用細胞工程的方法培育出來的蔬菜新品種，它具有生長周期短、耐熱性強和易于儲存等優(yōu)點。下圖是“白菜—甘藍”的雜交過程示意圖，請據(jù)圖回答：(1)在上述方法中，除去細胞壁的方法是_________________________________________。(2)圖中原生質(zhì)體A和原生質(zhì)體B能融合形成一個雜種細胞，所依據(jù)的生物學原理是________________________________________________________________________。(3)通常情況下，白菜和甘藍雜交是不成功的，原因是___________________________________________________________________________________________________。(4)通過細胞工程獲得的“白菜—甘藍”是否可育，為什么？解析：(1)植物體細胞雜交中先要去除細胞壁得到原生質(zhì)體。細胞壁的主要成分是纖維素和果膠，因而用纖維素酶和果膠酶去除較為合適。(2)原生質(zhì)體的融合先是細胞膜的融合，兩個不同的細胞膜融合為一個細胞膜說明了細胞膜的流動性。(3)自然狀態(tài)下，白菜和甘藍為不同物種，存在著生殖隔離，所以不能雜交。(4)通過體細胞雜交獲得的“白菜—甘藍”是可育的，因為它的細胞中存在同源染色體，可以通過減數(shù)分裂產(chǎn)生有性生殖細胞，再經(jīng)受精作用后發(fā)育形成種子。答案：(1)酶解法(用纖維素酶、果膠酶去掉細胞壁)(2)細胞膜的流動性(3)存在生殖隔離(4)可育，可經(jīng)減數(shù)分裂產(chǎn)生有性生殖細胞，再經(jīng)受精作用形成受精卵并最終發(fā)育成種子。12．現(xiàn)有甲、乙兩個煙草品種(2n＝48)，其基因型分別為aaBB和AAbb，這兩對基因位于非同源染色體上。兩品種在光照強度大于8001x時，都不能生長，這是由于它們中的一對隱性純合基因(aa或bb)作用的結(jié)果。取甲、乙兩品種的花粉分別培養(yǎng)成植株，將它們的葉肉細胞制成原生質(zhì)體，并將兩者相混，使之融合，誘導(dǎo)產(chǎn)生細胞團。然后，放到大于8001x光照下培養(yǎng)，結(jié)果有的細胞團不能分化，有的能分化發(fā)育成植株。請完成下列問題：(1)甲、乙兩煙草品種花粉的基因型分別為________和________。(2)將葉肉細胞制成原生質(zhì)體時，使用____________去除細胞壁。(3)在細胞融合技術(shù)中，常用的促融劑是________________________________________。(4)細胞融合后誘導(dǎo)產(chǎn)生的細胞團叫___________________________________________。(5)在大于8001x光照下培養(yǎng)，有________種細胞團不能分化；能分化的細胞團是由________的原生質(zhì)體融合來的(這里只考慮兩個原生質(zhì)體的相互融合)。由該細胞團分化發(fā)育成的植株，其染色體條數(shù)是________，基因型是________。該植株自交后代中，在大于8001x光照下，出現(xiàn)不能生長的植株的概率是________。解析：(1)基因型為aaBB和AAbb的個體，經(jīng)減數(shù)分裂形成的生殖細胞(花粉)的基因型分別為aB和Ab。(2)據(jù)酶的專一性，可用纖維素酶和果膠酶降解掉細胞壁形成原生質(zhì)體。(3)植物細胞融合技術(shù)中，常用的促融劑是聚乙二醇。電激等手段不是促融劑。(4)細胞融合后產(chǎn)生的雜種細胞，在一定條件下進行植物組織培養(yǎng)，形成的細胞團是愈傷組織。(5)在大于8001x光照下培養(yǎng)，凡基因型中含有aa或bb的細胞都不能分化，能分化的細胞中一定同時含有基因A和B。若基因型為AaBb的植株自交，根據(jù)基因的自由組合定律，后代中出現(xiàn)9種基因型，4種表現(xiàn)型(9∶3∶3∶1)。其中A－B－的個體占總數(shù)的eq\f(9,16)，其余為eq\f(7,16)。答案：(1)aBAb(2)纖維素酶和果膠酶(3)聚乙二醇(4)愈傷組織(5)兩甲、乙兩品種48AaBbeq\f(7,16)13．(2011年江蘇鹽城中學高二檢測)“白菜—甘藍”是科學家用細胞工程的方法培育出來的蔬菜新品種，它具有生長周期短，耐熱性強和易儲存等優(yōu)點。下圖是“白菜—甘藍”培育過程示意圖，請完成下列有關(guān)問題：(1)由雜種細胞D培育成“白菜—甘藍”植株，采用的技術(shù)手段是______________________。該過程說明植物細胞具有________。(2)在a過程中誘導(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_______________________________________________________________。(3)要獲得上圖中白菜和甘藍的原生質(zhì)體，首先需要分別除去白菜和甘藍細胞的細胞壁?，F(xiàn)提供以下材料和用具：紫色洋蔥鱗片葉、適宜濃度的蔗糖溶液、纖維素酶和果膠酶、蒸餾水、鑷子、顯微鏡、載玻片等。請你從中選擇合適的材料，完成下面檢驗是否已除去細胞壁實驗的方法步驟，并預(yù)測和解釋實驗結(jié)果。主要實驗步驟：①選取適宜濃度的蔗糖溶液，加入適量纖維素酶和果膠酶配制成細胞壁分解液。其中選取適宜濃度的蔗糖溶液而不用蒸餾水的理由是：適宜濃度的蔗糖溶液________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②檢驗細胞壁分解液除去細胞壁。第一步：用鑷子撕取一小塊紫色洋蔥鱗片葉放在載玻片中央，滴加適量細胞壁分解液，制成臨時裝片。得到實驗組裝片。第二步：_____________________