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2.1.2 植物细胞工程的实际应用
1．下列属于植物细胞工程实际应用的是( )
①制造人工种子 ②微型繁殖 ③培育抗病毒烟草 ④培育单倍体 ⑤生产脱毒植株
A．①②③④ B．①③④⑤
C．①②④⑤ D．②③④⑤
解析：植物细胞工程应用范围较广，除①②④⑤外还包括利用植物体细胞杂交生产杂种植物，利用植物细胞培养生产香料、药物等。③中培育抗病毒烟草属于基因工程的操作。
答案：C
2．在植物组织培养过程中，容易获得突变体的主要原因是( )
A．培养的细胞一直处于不断的分生状态
B．培养基营养丰富，适于植物生长
C．纺锤丝的形成容易受抑制
D．DNA复制容易受抑制
解析：在植物组织培养过程中，由于培养的细胞一直处于不断的分生状态，容易受一些条件的影响而产生突变。
答案：A
3．在下列选项中，需要采用植物组织培养技术的是( )
①利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，获得多倍体植株 ②获取大量的脱毒苗 ③利用基因工程培育抗棉铃虫的植株 ④单倍体育种 ⑤无子西瓜的快速大量繁殖
A．①②③ B．③④⑤
C．①②④⑤ D．②③④⑤
解析：培育多倍体利用的原理是秋水仙素抑制纺锤体的形成，导致染色体数目加倍，不需要采用植物组织培养；获取大量脱毒苗，快速大量繁殖无子西瓜必须采用植物组织培养；基因工程育种以及单倍体育种过程中，受体细胞及花药离体培养均采用植物组织培养。
答案：D
4．下列关于细胞产物的工厂化生产的叙述，错误的是( )
A．细胞产物的工厂化生产是植物细胞工程的重要用途之一
B．培养过程中需要脱分化形成愈伤组织，然后悬浮培养愈伤组织细胞
C．培养的愈伤组织需要经过再分化产生特定的组织细胞后才能产生特定的细胞产物
D．培养的细胞收集后一般要破碎提取有效成分
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解析：在细胞产物的工厂化生产过程中只需要悬浮培养愈伤组织细胞，利用愈伤组织细胞的分裂和代谢产生所需要的产物即可，不需要再分化。
答案：C
5．如图表示植物组织培养过程，请据图回答下列问题：
(1)通过组织培养技术进行植物繁育，可以很好地保持亲本的优良性状，原因是_____________________________________________
_____________________________________________________。
(2)过程①②中需要保持无菌状态的是________，需要给予光照处理的是________，光照的目的是_____________________________
_____________________________________________________。
(3)B结构用人工种皮加以包裹，可制成人工种子。人工种皮应该含有的物质主要是___________________________________。
(4)选择人参根作为外植体进行培养，在________(填字母)阶段通过发酵可大量生产人参皂甙。
解析：(1)植物组织培养只涉及有丝分裂，其子代遗传物质与亲代相同，所以能保持亲本的优良性状。(2)植物组织培养过程中均需要保证无菌状态，再分化阶段需要进行光照，有利于叶绿素的形成。(3)胚状体萌发初期需要分解有机物，以获得物质能量，人工种皮应该主要含有糖类等有机物。(4)在愈伤组织阶段通过发酵可大量生产人参皂甙。
答案：(1)植物组织培养只涉及有丝分裂过程，其子代遗传物质与亲代相同 (2)①② ② 有利于叶绿素的形成 (3)糖类等有机物 (4)A
A级 基础巩固
1．植物的微型繁殖技术是指( )
A．植物体细胞杂交技术 B．嫁接
C．营养繁殖 D．植物组织培养
解析：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，叫微型繁殖技术，也叫快速繁殖技术。
答案：D
2．人参皂甙粉是人参中重要的药用成分，以前只能从人参中提取，产量低，因而价格较贵。目前可通过下列哪项技术迅速大量获取( )
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A．基因工程 B．植物组织培养
C．植物体细胞杂交 D．发酵工程
解析：人参皂甙粉是利用人参细胞经植物组织培养而获得的。
答案：B
3．人工种子比天然种子有许多优越性，下列对其优越性的叙述不正确的是( )
A．可使自然状态下不结子的植物得以繁殖
B．方便储藏和运输
C．可以随意改变植物的遗传性状
D．可快速、大量繁殖
解析：人工种子是通过细胞工程完成的，所以可使在自然条件下不结实或珍贵的植物得以繁殖。天然种子的大量储藏和运输也是相当困难的，人工种子则克服了这些缺点，人工种子外层是起保护作用的薄膜，类似天然种子的种皮，因此，可以很方便地储藏和运输。天然种子在生产上受季节的限制，而人工种子的生产则不受季节限制，而且快捷高效。
答案：C
4．马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后往往会感染病毒而减产，为此农民希望得到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳方法是( )
A．选择优良品种进行杂交
B．进行远缘植物体细胞杂交
C．利用芽尖进行组织培养
D．人工诱导基因突变
解析：本题的关键词是“获得无病毒幼苗”，根据这一点，首先要想到作物脱毒这一技术。况且，马铃薯本身就是无性繁殖的，而作物脱毒时采用植物组织培养技术，形成的脱毒苗中遗传物质和亲本是完全相同的，只是少了原来的病毒，这也是无性繁殖。
答案：C
5．植物组织培养的过程可以归纳为：①②③―→④。下列相关叙述有错误的是( )
A．②→③的再分化过程中，当细胞分裂素与生长素的浓度比低时，有利于根的生长
B．植物组织培养所依据的原理是细胞的全能性
C．③→④过程指植物的营养生长和生殖生长阶段
D．②包裹上人造种皮可获得人工种子
解析：只有将离体植物细胞或组织培养成具有生根发芽能力的胚状体结构，再包上人造种皮，才能得到人工种子，而②是未分化的愈伤组织，不具有生根发芽能力，只有在分化培养基上培养后，才能用于制造人工种子。
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答案：D
B级 能力训练
6．应用植物组织培养技术，不仅可实现种苗的快速繁殖、培育无病毒植株，也可加快作物及苗木育种。下面是培育柑橘耐盐植株的实验流程：
茎段→→耐盐植株
据此回答下列问题：
(1)愈伤组织是由离体的茎段经________过程形成的，此时愈伤组织细胞________(填“具有”或“不具有”)细胞的全能性。
(2)对愈伤组织进行了两次处理，处理1中γ射线照射的目的是________________，用γ射线不直接处理茎段而是处理愈伤组织，原因是____________________________________________________
_______________；处理2中添加的物质X为________。
(3)植物组织培养技术也被广泛应用于其他作物的育种中。在培育白菜—甘蓝、三倍体无子西瓜、农杆菌转化法获得的抗虫棉中，必须用到植物组织培养技术的是________________________________
______________________________________________________。
解析：(1)离体的茎段经过脱分化过程可形成愈伤组织，此时愈伤组织具有未分化的特点，细胞依然具有较高的全能性。(2)图中对愈伤组织进行了两次处理，第一次处理是用γ射线照射诱发愈伤组织细胞发生基因突变。愈伤组织细胞分裂能力强，易受到培养条件和外界压力的影响而发生基因突变。第二次处理是抗盐接种实验，即在培养基中加入氯化钠，适应一定浓度盐的愈伤组织才可以生长，不适应的愈伤组织死亡。(3)作物育种研究中常用农杆菌转化法将含抗虫基因的Ti质粒导入到植物体细胞中，再利用植物组织培养技术获得抗虫的农作物。运用细胞工程培育白菜—甘蓝杂种植株，需要采用植物组织培养技术将杂种细胞培养成杂种植株。
答案：(1)脱分化 具有
(2)诱发基因突变 愈伤组织细胞分裂能力强，易诱发基因突变 NaCl(或盐)
(3)白菜—甘蓝、抗虫棉
7．蓝莓中富含的花青素能有效地改善视力，下面为科学家利用植物组织培养的方法，大量培养蓝莓具体流程的文字图解。请据此回答下列问题：
蓝莓组织愈伤组织长出丛芽生根移栽成活
(1)用于离体培养的蓝莓组织叫作________，该技术的原理是________。
(2)配制MS
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培养基时，应加入一定量的琼脂、蔗糖、无机盐、维生素、有机物等营养物质，蔗糖除作为碳源外，还具有________________的功能。常用的培养基有脱分化培养基、生根培养基和生芽培养基，这三种培养基的主要差异是__________________
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
(3)图中蓝莓组织要经过消毒处理后才能进行培养。其①过程中，细胞的分化程度会________(填“升高”“降低”或“不变”)。
(4)愈伤组织经过②③过程重新分化成根或丛芽的过程叫________。
解析：(1)植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性，用于离体培养的组织叫作外植体。(2)配制MS培养基时，应加入一定量的琼脂、蔗糖、无机盐、维生素、有机物等营养物质，蔗糖除作为碳源外，还具有提供能量和维持渗透压的功能。常用的培养基有脱分化培养基、生根培养基和生芽培养基，这三种培养基的主要差异是生长素和细胞分裂素的用量及比例不同。(3)图中①过程是脱分化形成愈伤组织的过程，高度分化的细胞恢复分裂能力，则分化程度降低。(4)图中②③过程是愈伤组织经过再分化形成丛芽或根的过程。
答案：(1)外植体 植物细胞具全能性
(2)提供能量和维持渗透压 生长素和细胞分裂素的用量及比例不同
(3)降低
(4)再分化
8．作物育种的方法有多种。请针对图中的两种方法回答问题：
方法1 种子→新性状植株良种
方法2 细胞愈伤组织→胚状体→种苗
(1)方法1称为________；方法2称为________。
(2)方法1的“新性状植株”不能都作为良种保留，根本原因是
______________________________________________________。
(3)方法2产生“愈伤组织”的过程，称为细胞的________，它形成“胚状体”的过程可称为________。此方法的基本技术手段可称为________。上述过程证实了已分化的植物体细胞仍具有________性。
(4)两种方法都能获得新品种，共同原因是利用了生物能够产生________变异的特性，但二者的本质区别是方法1利用了________的变异；方法2利用了________的变异。
解析：(1)由分析可知，方法1为诱变育种；方法2为基因工程育种。
(2)由于基因突变是不定向的，且多害少利，所以诱变育种得到的“新性状植株”不能都作为良种保留。
(3)在植物组织培养过程中，先进行脱分化形成愈伤组织，后通过再分化形成胚状体，其利用的原理是植物细胞的全能性。
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(4)诱变育种和基因工程育种都利用了生物能够产生可遗传变异的特性，但前者是不定向变异，后者是根据人们的意愿，实现定向变异。
答案：(1)诱变育种 基因工程育种(转基因育种)
(2)突变多害少利(突变是不定向的)
(3)脱分化 再分化 植物组织培养 全能
(4)可遗传 不定向 人为定向
9．甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。回答下列问题：
(1)为了培育该新型药用植物，可取甲和乙的叶片，先用________酶和________酶去除细胞壁，获得具有活力的________，再用化学诱导剂诱导二者融合。形成的融合细胞进一步培养形成________组织，然后经过________形成完整的杂种植株。这种培育技术称为________。
(2)上述杂种植株属于多倍体，多倍体是指_______________。假设甲与乙有性杂交的后代是不育的，而上述杂种植株是可育的，造成这种差异的原因是_______________________________________
____________________________________________________。
(3)这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖。经植物组织培养得到的________________等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。
解析：本题主要考查植物体细胞杂交过程。
(1)纤维素和果胶是植物细胞壁的主要成分，去除细胞壁常用的方法是用纤维素酶和果胶酶处理。去除细胞壁后，得到原生质体。诱导融合后，原生质体需要经过脱分化过程形成愈伤组织，然后经过再分化形成完整的杂种植株。
(2)多倍体是指体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体，多倍体后代不育一般是由于减数分裂过程中同源染色体联会紊乱，无法形成正常配子导致不育。
(3)经植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽或腋芽，包裹上人工种皮即可形成人工种子。
答案：(1)纤维素 果胶 原生质体 愈伤 再分化 植物体细胞杂交技术
(2)体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体(其他合理答案也可) 在减数分裂过程中，前者染色体联会异常，而后者染色体联会正常(其他合理答案也可)
(3)胚状体、不定芽、顶芽、腋芽(答对其中一个即可)
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