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-1-植物细胞工程练习教师版(40分钟100分)1.(14分)某研究组对籼稻开展了组织培养及相关研究，请回答下列问题：(1)2，4-D常用于籼稻愈伤组织的诱导，对形态的发生有一定的抑制作用。为促进愈伤组织再分化，在配制分化培养基时需(填“升高”“保持”或“降低”)2，4-D的浓度。(2)当籼稻愈伤组织在只含有细胞分裂素的培养基上培养时，出现具有分生能力的绿色芽点，但不能继续出芽，通常在培养基中添加，以促进幼苗形成。(3)研究中用显微镜可以观察到的现象是(填下列序号)。①绿色芽点细胞排列松散②刚融合的籼稻和稗草杂交细胞发生质壁分离③胚状体细胞中有叶绿体④分化的愈伤组织内各细胞的形态大小一致(4)经组织培养筛选获得的籼稻叶绿素突变体，其叶绿素a与叶绿素b的比值显著大于对照，叶绿素总量不变。某同学用(填序号：①绿色；②红色；③蓝紫色；④黄色)光照射突变体和对照叶片，检测到两者光合放氧速率差异不大。若取等量色素提取液进行层析，会发现突变体第条色素带(自上而下)窄于对照组。(5)胚乳(3n)由一个精子与两个极核受精发育而成。若用籼稻种子的胚乳诱导愈伤组织，培育三倍体，需适时剔除胚，以免胚的存在影响愈伤组织细胞的，还可避免再生苗中混有。【解析】(1)2，4-D有利于细胞愈伤组织的形成，不利于愈伤组织的再分化，因此分化培养基中应降低2，4-D的浓度。(2)出现具有分生能力的绿色的芽点，但不能继续出芽说明细胞的分裂受到了阻碍，因此应添加适量的生长素。(3)绿色芽点属于分生组织，细胞排列紧密；刚融合的杂交细胞还没有形成大液泡，不能发生质壁分离；将单个细胞或组织培养到胚状体时，需进行光照，说明此时胚状体中含有叶绿体；分化的细胞具有不同的形态结构。(4)叶绿素a和叶绿素b对绿光和黄光吸收较少，用这两种光照射含叶绿素a和叶绿素b不同的叶片时，检测到的光合放氧速率差异不大；叶绿素b位于色素带的最下方，突变体中叶绿素b的含量下降，因此最下方的色素带变窄。(5)在组织培养过程中胚更容易发育成愈伤组织，而且由胚发育成的个体为二倍体。答案：(1)降低(2)适量的生长素(3)③-2-(4)①④4(5)增殖与分化二倍体幼苗2.(12分)(2015·太原模拟)植物组织培养的过程如下图所示。请分析并回答：(1)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株的花粉胚，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。(3)植物组织培养得到的胚状体经过人工薄膜包装可以获得“人工种子”，由“人工种子”萌发出的植株是否可育？。(4)微型繁殖培育无病毒草莓时，一般选取茎尖或根尖作为外植体，其依据是。(5)在培养过程中，愈伤组织在培养基中未形成根，但形成了芽，其原因可能是。【解析】(1)离体的组织或器官经过脱分化形成愈伤组织，再通过再分化即细胞的分裂和分化形成胚状体结构。(2)由花药离体培养得到的“花粉胚”，其细胞内的染色体数目是体细胞胚的一半。用秋水仙素处理花粉胚，可使细胞内的染色体数目加倍，获得可育的二倍体植株，该过程是单倍体育种中不可缺少的步骤。离体细胞发育成完整植株的根本原因是每个细胞中都含有该物种的全套基因，该过程体现了植物细胞的全能性。(3)花粉胚的细胞中染色体数是体细胞胚的一半，减数分裂过程中染色体联会紊乱，不能正常产生配子，一般是不可育的；而体细胞胚的细胞中含本物种正常的染色体数，可进行正常的减数分裂，产生正常的配子。(4)茎尖或根尖由于细胞不断分裂，病毒来不及侵染，所以在培养无病毒植株时常选用茎尖或根尖作外植体。-3-(5)植物组织培养过程中需用生长素和细胞分裂素来调节细胞的分裂、分化，若培养基中生长素类物质用量与细胞分裂素类物质用量的比值偏高，容易诱导根的生成；若培养基中生长素类物质用量与细胞分裂素类物质用量的比值偏低，则易诱导芽的生成。答案：(1)分裂(或增殖)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(3)由花粉培养发育的植株一般不可育，由体细胞经组织培养发育的植株则是可育的(4)茎尖(或根尖)病毒极少，甚至无病毒(5)培养基中生长素类物质用量与细胞分裂素类物质用量比例不合理(或培养基中生长素类物质用量与细胞分裂素类物质用量的比值偏低)(合理即可)3.(12分)(2014·江苏高考改编)为了获得植物次生代谢产物，先用植物外植体获得愈伤组织，然后在液体培养基中悬浮培养。请回答下列问题：(1)外植体经诱导后形成愈伤组织的过程称为。(2)在愈伤组织悬浮培养时，细胞干重、蔗糖浓度和pH的变化如下图所示。细胞干重在12d后下降的原因有；培养液中蔗糖的作用是、。(3)多倍体愈伤组织细胞产生的次生代谢产物量常高于二倍体。二倍体愈伤组织细胞经处理，会产生染色体加倍的细胞。若愈伤组织细胞(2n)经诱导处理后，观察到染色体数为8n的细胞，合理的解释是、。(4)为了更好地获得次生代谢产物，生产中采用植物细胞的固定化技术，其原理与酵母细胞固定化类似。下列说法正确的有(填序号)。-4-①选取旺盛生长的愈伤组织细胞包埋②必须在光照条件下培养③培养过程中需通空气④固定化后植物细胞生长会变慢【解析】本题考查植物组织培养、诱导染色体加倍、有丝分裂、酶的固定化技术。(1)外植体在人工、无菌条件下，经脱分化可形成愈伤组织。(2)由图蔗糖浓度下降可知，外植体离体培养过程中需要消耗蔗糖，12d后蔗糖浓度较低；pH下降会影响酶的活性，愈伤组织细胞对物质的合成少于分解，细胞干重下降。植物组织培养过程中，蔗糖既能维持一定的渗透压，又能提供植物细胞生命活动必需的营养物质(能量)。(3)一定浓度的秋水仙素或低温都可抑制纺锤体的形成，使子染色体不能移向两极，从而使细胞中染色体数目加倍。在用秋水仙素或低温处理后，会出现染色体为2n、4n、8n等的细胞，4n的细胞在有丝分裂后期着丝点分裂，染色体数目加倍至8n；8n的细胞在有丝分裂中期能清晰看出8n条染色体。(4)为了更好地获得次生代谢产物，应选用生长旺盛的愈伤组织细胞。愈伤组织不能进行光合作用，因此要通入无菌空气确保其正常的生命活动。细胞的固定化通常使用包埋法，由于包埋材料的影响，营养物质和氧气的扩散都受到一定的限制，所以固定化细胞生长速度会变慢。答案：(1)脱分化(2)蔗糖浓度下降，pH降低提供能源调节渗透压(3)秋水仙素(低温)经加倍到4n的细胞处于有丝分裂后期经加倍到8n的细胞处于有丝分裂中期(4)①③④4.(12分)下图是细胞融合示意图，请据图回答：(1)过程①②应使用酶处理细胞，目的是。(2)过程③叫做，该过程常用的诱导方法是。(3)过程④是细胞壁的再生过程，与此过程密切相关的细胞器是。(4)⑤过程中进行的细胞分裂方式是，该过程先诱导细胞分裂形成，再由它分化形成杂种植株幼苗。-5-(5)若番茄细胞内含A条染色体，马铃薯细胞内含B条染色体，则番茄—马铃薯细胞内含条染色体；若对番茄和马铃薯采用杂交育种方法能成功的话，得到的后代应含条染色体，若要得到可育的番茄—马铃薯，必须用处理幼苗。【解析】(1)进行植物体细胞杂交时，需用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁获得原生质体。(2)图中③为去除细胞壁的原生质体进行融合的过程，诱导原生质体融合时常用物理法和化学法(电激或聚乙二醇)。(3)杂种细胞再生出新的细胞壁是细胞融合完成的标志，细胞中高尔基体与细胞壁的形成有关。(4)图中⑤过程为将细胞培育成植株的过程，此过程需利用植物的组织培养技术，此技术需经历脱分化和再分化过程，杂种细胞经过脱分化形成愈伤组织，再经历再分化形成植株幼苗，整个过程进行的细胞分裂方式为有丝分裂。(5)通过植物体细胞融合得到的杂种细胞所含染色体的数目为融合前两种细胞所含染色体数目之和。若对番茄和马铃薯采用杂交育种方法能成功的话，番茄经过减数分裂产生的生殖细胞所含染色体数为A/2，马铃薯经过减数分裂产生的生殖细胞所含染色体数为B/2，二者经过受精作用形成的受精卵中含有的染色体数为(A+B)/2，即所得后代应含(A+B)/2条染色体。答案：(1)去除植物细胞壁(2)原生质体融合物理法和化学法(电激或聚乙二醇)(3)高尔基体(4)有丝分裂愈伤组织(5)A+B(A+B)/2秋水仙素5.(10分)(2015·沈阳模拟)根据下图回答有关问题：(1)在过程②中，相关细胞内发生的根本变化是。如果需要观察比较愈伤组织细胞与离体组织细胞结构上的差异，则研究中需要使用的观察工具是。(2)如果用海藻酸钠作为种皮形成人工种子，用溶化好的海藻酸钠溶液冷却后，加入充分搅拌混合均匀，刚生产的人工种子需要在氯化钙溶液中浸泡一段时间，使其形成稳定的结构。-6-右图就是上述过程形成的人工种子，那么从保证人工种子正常的生命力及生态系统物质循环上来看，其外部薄膜应具有的特点。(3)图中③的名称是，融合细胞是否再生出细胞壁，可以取样检测，利用25%蔗糖溶液以及其他用具，通过实验来鉴别。植株1与植株2(填“是”或“不是”)同一物种。培养融合细胞的DPD培养基中除加适宜的营养物质外还需要加入一定浓度的以促进融合细胞的分裂和分化。(4)如果期望培育含有动物乳蛋白的植物品种，不能用诱变的方法，原因是诱变只能产生其，而植物细胞中不可能出现动物乳蛋白基因。如果要获得这种植物新类型要采用技术。【解析】本题考查植物细胞工程相关内容。(1)图中的①②分别是脱分化与再分化，细胞内发生的根本变化是基因的选择性表达，观察细胞结构用到的工具有显微镜、载玻片和盖玻片等。(2)人工种子是由胚状体等加上必要的营养成分(人工胚乳)后，用具有一定通透性而无毒的材料——人工种皮将其包裹起来形成的。从保证人工种子正常的生命力上来看，其外部薄膜应具有半透性，可以透气和透水，但是不能让薄膜以内的一些营养物质出来；在胚状体生长的过程中，外部薄膜要能被微生物降解。(3)图中③是经纤维素酶处理后的产物，名称是原生质体；融合细胞是否再生出细胞壁，可通过质壁分离实验来鉴别。植株1是原组织细胞培育而来的，植株2是经融合细胞培育而来的，细胞内的染色体数不同，所以不是同一物种。植物激素在愈伤组织的分化中起重要作用，生长素用于诱导细胞的分裂和根的分化，细胞分裂素促进细胞的分裂和芽的分化。(4)动物乳蛋白是动物体内的蛋白质，植物体内没有相关基因，期望培育含有动物乳蛋白的植物品种，只能通过基因工程方法培育。答案：(1)细胞中基因的选择性表达显微镜、载玻片和盖玻片等(2)胚状体半透性和能被微生物降解(3)原生质体质壁分离不是植物激素(生长素和细胞分裂素)(4)等位基因基因工程6.(15分)请回答：(1)植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可以保持品种的，繁殖种苗的速度。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养，最终能够形成完整的植株，说明该叶肉细胞具有该植物的全部。(2)把试管苗转接到新的培养基上时，需要在超净工作台上进行，其原因是避免-7-的污染。(3)微型繁殖过程中，适宜浓度的生长素单独使用时可诱导试管苗，而与配比适宜时可促进芽的形成。若要抑制试管苗的生长，促使愈伤组织产生和生长，需要使用的生长调节剂是(填“脱落酸”或“2，4-D”)。(4)将某植物试管苗培养在含不同浓度蔗糖的培养基上一段时间后，单株鲜重和光合作用强度的变化如图。据图分析，随着培养基中蔗糖浓度的增加，光合作用强度的变化趋势是，单株鲜重的变化趋势是。据图判断，培养基中不含蔗糖时，试管苗光合作用产生的有机物的量(填“能”或“不能”)满足自身最佳生长的需要。(5)据图推测，若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力，应(填“降低”或“增加”)培养基中蔗糖浓度，以便提高试管苗的自养能力。【解析】(1)植物微型繁殖就是植物组织培养技术，属于无性繁殖技术，能保持亲本的优良遗传特性，且繁殖种苗的