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1第二节植物细胞工程的应用一、选择题1.若大量、快速生产人参皂甙干粉和黄酮类物质需借助下列哪项生物技术?()A.基因工程B.诱变育种C.植物组织培养D.植物体细胞杂交解析:培养人参外植体经脱分化形成愈伤组织,将愈伤组织接种到发酵罐中连续培养,可在培养液中获得大量人参细胞,经提炼可得皂甙干粉,因此人参皂甙干粉是通过植物组织培养技术获得的。答案:C2.下列哪一项不属于细胞工程的意义?()A.改良生物品种或创造新品种B.加速繁育生物个体C.获得某些细胞代谢产物D.将目的基因导入受体细胞解析:将目的基因导入受体细胞属于基因工程的一个步骤,通过细胞工程不能实现将目的基因导入受体细胞的目的,但转基因植物的培育可利用植物组织培养技术。答案:D3.下列各项培育植物新品种的过程中,不经过愈伤组织阶段的是()A.通过植物体细胞杂交培育白菜—甘蓝杂种植株B.通过多倍体育种培育无子西瓜C.通过单倍体育种培育优质小麦D.通过基因工程培育转基因抗虫水稻解析:植物体细胞杂交、单倍体育种、基因工程育种均经过植物组织培养过程,所以需脱分化形成愈伤组织。植物多倍体育种通常是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,所以B选项符合题意。答案:B24.下列关于“人工种子”的说法,正确的是()A.是通过科技手段人工合成的种子B.是利用植物组织培养技术获得的种子C.种皮能够自我生成D.发芽率低解析:植物组织培养获得的胚状体,包裹上人工胚乳和人工种皮,就可制成“人工种子”。答案:B5.下列关于植物细胞工程在生产应用上的叙述,正确的是()A.切取一定大小的草莓茎尖进行组织培养,可获得抗病毒新品种B.对马铃薯愈伤组织进行人工诱变,可获得能分泌乳腺蛋白的新品种C.在组织培养获得的楸树胚状体外包裹上人工胚乳、种皮制成人工种子D.在发酵罐中培养人参的胚状体细胞,大量生产人参皂苷粉解析:通过植物组织培养可以获得脱毒植物,但不能培养出抗病毒的新品种;人工诱变并不能产生非本物种的基因,对马铃薯愈伤组织进行人工诱变,不可能获得能分泌乳腺蛋白的新品种;人工种子是在植物组织培养获得的胚状体外包裹人工胚乳和人工种皮制成的;获取细胞产物,应将植物细胞培养到愈伤组织阶段。答案:C6.马铃薯和草莓都是进行无性繁殖的植物,它们感染的病毒很容易传给后代。病毒在植物体内逐年积累,就会导致产量降低,品质变差。目前对它们进行脱毒处理最好的办法是()A.采用茎尖组织培养技术获得植株B.采用基因工程技术培育抗虫植株C.采用诱变育种培育抗性植物D.采用杂交育种培育抗性植物解析:在植物分生区附近,如茎尖处,病毒极少,甚至没有病毒。因此切取一定大小的茎尖进行植物组织培养,再生的植株就有可能不带病毒,从而获得脱毒苗。答案:A7.如图所示是人工种子的结构简图,对其叙述不正确的是()3A.人工种子的胚乳中含有胚状体发育所需要的营养物质,还可以添加农药和植物激素B.人工种子胚状体还未分化出胚芽、胚轴和胚根等结构C.人工种子可以工业化生产,播种了人工种子可节省大量粮食D.人工种子克服了有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题解析:人工种子的胚状体已经分化出胚芽、胚轴、胚根等结构。答案:B8.下列有关植物组织培养技术应用的叙述,不正确的是()A.利用植物组织培养技术可大规模地生产食品添加剂、香料等B.利用植物组织培养技术产生突变体,筛选获得具有优良性状的新品种C.利用植物组织培养技术能大幅度提高粮食产量D.利用植物组织培养技术可大规模地生产抗体等解析:基因突变是不定向的,通过筛选后才能够得到具有优良性状的个体。抗体只能由动物细胞产生,植物组织培养不能对其进行生产。答案:D9.下列有关植物细胞工程应用的叙述,不正确的是()A.利用组织培养技术培育脱毒苗,获得具有抗病毒的新品种B.利用组织培养技术获得人工种子,能保持亲本的优良性状C.利用细胞培养技术获得紫草素,实现了细胞产物的工厂化生产D.利用植物体细胞杂交技术获得“萝卜—甘蓝”,克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍解析:脱毒苗的含义是脱掉病毒或者基本上不带病毒,而不是产生抗病毒能力。产生抗病毒能力一般需要使用转基因技术。答案:A410.下列关于人工种子,不科学的叙述是()A.人工种皮不是选择透过性膜B.利用种子进行繁殖属于有性生殖,所以利用人工种子繁殖也属于有性生殖C.在人工胚乳中可加入菌肥、农药等,所以人工种子萌发率比自然种子萌发率高D.人工种子的胚状体是经植物组织培养形成的解析:植物种子是通过有性生殖得到的,所以利用种子进行繁殖属于有性生殖。而人工种子是利用植物组织培养得到的,如果利用植物的体细胞进行植物组织培养得到人工种子,则该人工种子繁殖属于无性生殖;如果利用花粉进行植物组织培养得到人工种子,则该人工种子繁殖属于有性生殖。答案:B11.利用植物的茎尖或叶片、茎段、花药、花粉等,在无菌条件下,培养在人工配制的培养基上,使它发育成完整的植株。这种技术可以用来培育植物新品种,也可以在较短时间内大量繁殖植物,还可以防止植物病毒的危害。下列关于这种技术的叙述,正确的是()①这种技术利用了植物细胞的全能性②这种技术叫作组织培养③这种技术属于细胞工程的应用领域之一④这种技术是一种无性繁殖的方式A.①B.①②C.①②③D.①②③④解析:植物体细胞都含有该物种的全套遗传信息,所以每个细胞理论上都具有全能性,都有发育成完整生物体的潜能。植物组织培养就是在体外通过人工方法,让植物细胞表现出全能性,是植物细胞工程的一个基础技术手段。因为没有生殖细胞的结合,所以属于无性生殖方式。答案:D12.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()四倍体兰花叶片愈伤组织胚状体植株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解析: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。答案:C5二、非选择题13.植物组织培养的过程如下图所示。请分析并回答问题。离体的组织或器官愈伤组织胚状体植株(1)愈伤组织是由离体的组织或器官通过A过程获得的,B、C过程是通过细胞的实现的。(2)胚状体根据其来源不同,可以分为“体细胞胚”和“花粉胚”。①用花药离体培养可获得“花粉胚”,同种植物的花粉胚与体细胞胚在染色体数目上的主要区别是。②如果用处理二倍体植物的花粉胚,能获得可育的植株,该过程是育种中不可缺少的步骤。③在一定条件下培养离体细胞可以形成体细胞胚进而发育成完整的植株,其根本原因是每个细胞都含有,这一过程体现了。解析:(1)由离体组织或器官获得愈伤组织的过程是脱分化的过程,由愈伤组织通过再分化和培养可获得新的植株,这一过程不仅有细胞的分裂过程,也有细胞分化的过程。(2)二倍体的花粉胚细胞内含一个染色体组,由其发育成的植株高度不育,若要获得可育植株,需要对花粉胚进行染色体加倍处理,例如用秋水仙素处理,这样的育种方式称为单倍体育种。答案:(1)脱分化分裂和分化(2)①花粉胚细胞中的染色体数目是体细胞胚的一半②秋水仙素单倍体③本物种的全套基因(或全套遗传信息)植物细胞的全能性14.人工种子是人们模仿天然种子的结构造出来的生命有机体,它能像天然种子一样萌发生长。人工种子的核心部分是被外层薄膜包埋的具有类似种子胚功能的胚状体,胚状体不同于一般种子的胚,它是由非合子细胞分化形成的类似于胚的结构物,所以又称“体细胞胚”或“花粉胚”。胚状体可从悬浮培养的单细胞中得到,也可以通过试管培养的茎尖、芽尖、子房、花粉等获得。将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中,便成了所谓的“人工种子”。其培育过程如图所示,请根据以上材料回答问题。6(1)人工种子依据的原理是,利用技术培育而成。(2)包埋胚状体的胶质可以看作是种子的哪部分结构?。(3)某二倍体植物基因型为DdTt,利用这种生物技术采用花药离体培养的方法,可培育成“花粉胚”,也可制成人工种子,这种种子萌发形成的个体为,基因型为。(4)如果外植体为植物的茎尖,通过①的处理可使细胞彼此分离,可加入。A.15%的盐酸B.淀粉酶C.纤维素酶、果胶酶D.胰蛋白酶(5)②表示脱分化过程,其实质是;③表示再分化的过程,其实质是。(6)从上面所述胚状体的类型分析,人工种子萌发长成的植株是否可育?。解析:(1)人工种子能发育成完整的植株,说明其细胞内含有个体发育的全部基因,因此其原理是细胞的全能性,经过植物组织培养得以表现。(2)包埋胚状体的胶质有保护胚状体的作用,同时又可以提供胚状体营养物质,所以包埋胚状体的胶质可以视作是种皮及胚乳。(3)由花药(或花粉)等配子发育成的个体称为单倍体,其基因型为配子基因型,即DT、Dt、dT、dt四种。(4)使植物细胞彼此分离可以使用纤维素酶、果胶酶,因为植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。(5)脱分化实质上是植物细胞恢复分裂能力,而再分化就是植物细胞分化,即基因选择性表达。(6)由题目信息可知,人工种子的胚状体可来自茎尖、芽尖、子房、花粉等,应分情况讨论。答案:(1)细胞的全能性植物组织培养(2)种皮及提供营养的胚乳或子叶(3)单倍体DT、Dt、dT、dt(4)C(5)使细胞恢复分裂基因的选择性表达,导致了细胞形态、结构和功能的改变7(6)若是由二倍体植株的花粉(或三倍体植物的营养器官等)发育而来的则不可育,若是由二倍体(或四倍体等)植株的茎尖、根尖等营养器官发育而来的则可育15.农业上许多作物体内都有病毒寄生。病毒繁殖速度极快,即使是新生的细胞,一段时间后也会被病毒感染,且可通过生殖细胞传递给子代,影响下一代的品质,用农药杀死病毒已无明显效果,请设法用最快的方法培育出大量没有病毒的后代植株(提供简要的文字说明即可)。(1)方法:。(2)原理:。(3)优点:。(4)取材部位:。解析:植物组织培养能快速繁殖植物(或濒危植物),同时又能获得无病毒植株。植物组织培养的原理是细胞的全能性。植物组织培养常选茎尖或芽尖,因为此部位细胞不含病毒或含少量病毒,同时该部位细胞分裂能力和分化能力强。答案:(1)采用植物组织培养的方法来进行,因为组织培养能够在短时间内大量繁殖,且能保持亲代的优良品质(2)植物细胞的全能性(3)植物茎尖分生区刚分裂的细胞不含病毒。取此处细胞进行组织培养,诱导培育成植株,就能获得大量无病毒的植株(4)植物茎尖或芽尖