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2.1.1植物细胞工程的基本技术
[学习目标] 1.了解细胞工程的含义。
2.掌握植物组织培养技术的过程。(重点)
3.理解植物体细胞杂交技术的过程。(重、难点)
一、选择题
1.下列生物技术不属于细胞工程领域的是( )
A．植物组织培养技术 B．转基因技术
C．动物克隆技术 D．植物体细胞杂交技术
答案 B
解析 细胞工程是在细胞水平或细胞器水平上进行的操作。转基因技术的操作对象为基因，即DNA分子水平上的操作技术，B符合题意。
2．下列有关细胞全能性的叙述，不正确的是( )
A．受精卵在自然条件下能发育形成完整个体，因此全能性最高
B．生物体内细胞由于分化，全能性不能表达
C．卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高
D．植物细胞在一定条件下离体培养能表现出全能性
答案 C
解析 受精卵是个体发育的起点，在自然条件下，通过细胞的分裂、分化形成完整的个体，所以受精卵的全能性最高，A正确；体内的每一个体细胞都是由受精卵通过有丝分裂形成的，除哺乳动物成熟的红细胞外都含有发育成完整个体所必需的全部基因，理论上讲都应该具有全能性，但由于细胞分化，基因在不同的细胞中选择性表达，因而生物体内的体细胞并没有表现出全能性，B正确；卵细胞在一定条件下，全能性比体细胞高，但与受精卵不同，卵细胞的分化程度也很高，C错误；分化的植物细胞尽管具有全能性，但如果全能性要表达，必须在一定条件下对植物细胞进行离体培养，D正确。
3．下列事实中，可以体现细胞全能性的是( )
①利用胡萝卜韧皮部的细胞培育出植株
②转入抗虫基因的棉花叶肉细胞培育出植株
③番茄体细胞与马铃薯体细胞融合后培育出植株
④利用小麦花药离体培育出单倍体植株 ⑤蜜蜂未受精的卵发育成雄蜂
A．只有①④⑤ B．只有①②③
C．只有①②④⑤ D．①②③④⑤
答案 D
解析 植物组织培养、杂交体细胞培育成植株、单倍体育种的原理都是细胞的全能性。①、④属于植物组织培养；②利用了基因工程和植物组织培养的方法；③利用了细胞融合和植物组织培养的方法；⑤是蜜蜂的孤雌生殖，体现了卵细胞的全能性，D正确。
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4.韧皮部细胞是高度分化的植物细胞，用韧皮部细胞进行组织培养可以形成愈伤组织，下列叙述错误的是( )
A．该愈伤组织是细胞经过脱分化和细胞分裂形成的
B．该愈伤组织的细胞没有全能性
C．该愈伤组织由排列疏松的薄壁细胞组成
D．该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状结构
答案 B
解析 愈伤组织是由外植体经过脱分化和分裂形成的，A正确；愈伤组织细胞含有该生物全部的遗传物质，具有全能性，且全能性比外植体高，B错误；愈伤组织是高度液泡化，无定形状态薄壁细胞组成的排列疏松、无规则的组织，C正确；愈伤组织经过再分化可以形成胚状体，D正确。
5．如图为将胡萝卜的离体组织在一定条件下培育形成试管苗的过程示意图。下列有关叙述正确的是( )
A．利用此过程获得的试管苗可能为杂合子
B．①②过程中都会发生细胞的增殖和分化
C．多倍体植株的培育必须经过如图所示过程
D．此过程依据的生物学原理是细胞膜具有流动性
答案 A
解析 图示为植物组织培养过程，利用此过程获得的试管苗的基因型与离体组织所属个体的基因型相同，可能为杂合子，也可能为纯合子，A正确；①是脱分化过程，没有发生细胞分化，B错误；多倍体植株的培育一般不需要采用植物组织培养技术，是采用秋水仙素或低温诱导来处理萌发的种子或幼苗，C错误；此过程依据的原理是细胞的全能性，D错误。
6.下列关于植物体细胞杂交的叙述，错误的是( )
A．不同种植物原生质体融合的过程属于植物体细胞杂交过程
B．融合的原生质体仍具有再生细胞壁、连续分裂并长成完整植株的能力
C．参与杂种细胞的细胞壁形成的细胞器主要是线粒体和核糖体
D．原生质体融合成功的标志为杂种细胞再生出细胞壁
答案 C
解析 植物体细胞杂交过程包括不同种植物原生质体的融合、融合原生质体再生出细胞壁形成杂种细胞、杂种细胞发育为杂种植株的过程，A、B正确；参与植物细胞壁形成的细胞器主要是高尔基体和线粒体，C错误；杂种细胞再生出细胞壁是细胞融合成功的标志，D对。
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7．如图所示是白菜—甘蓝的培育流程，下列叙述错误的是( )
A．过程①用到的酶是纤维素酶和果胶酶
B．过程②常用的化学试剂是聚乙二醇
C．经过过程④获得的细胞的全能性提高
D．经过过程⑤细胞的全能性降低，最终失去全能性
答案 D
解析 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，所以去除细胞壁应用纤维素酶和果胶酶，A正确；过程②为诱导原生质体融合，常用的化学试剂为聚乙二醇，B正确；杂种细胞是已经分化的细胞，而愈伤组织是由未分化的细胞组成，所以愈伤组织的全能性要高于杂种细胞，C正确；无论是已分化的还是未分化的植物细胞都具有全能性，D错误。
8．如图为植物体细胞杂交过程示意图。下列说法不正确的是( )
A．植物体细胞杂交的最大优点是可以克服远缘杂交不亲和的障碍
B．杂种细胞经过④和⑤过程可以培育成杂种植株说明杂种细胞具有全能性
C．尽管愈伤组织可以进行光合作用，但其培养基中仍需要糖类、氨基酸等有机物质
D．若细胞A的基因型为Rr，细胞B的基因型为Yy，则最终形成的杂种植株的基因型为RrYy
答案 C
解析 植物体细胞杂交的最大优点是可以克服远缘杂交不亲和的障碍，A正确；杂种细胞经过脱分化和再分化过程可以培育成杂种植株，说明杂种细胞具有全能性，B正确；愈伤组织中细胞没有形成叶绿体，不能进行光合作用，其培养基中需要糖类、氨基酸等有机营养物质，C错误；若细胞A的基因型为Rr，细胞B的基因型为Yy，则最终形成的杂种植株的基因型为RrYy，D正确。
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9．下图是“番茄—马铃薯”杂种植株的培育过程，其中①～⑤表示过程，字母表示细胞、组织或植株。下列说法正确的是( )
A．①表示低渗溶液中用酶解法处理植物细胞获得原生质体
B．e是一团有特定结构和功能的薄壁细胞
C．可根据质壁分离现象鉴别杂种细胞的细胞壁是否再生
D．植物有性杂交和体细胞杂交都能克服远缘杂交不亲和的障碍
答案 C
解析 原生质体在低渗溶液中会吸水涨破，应将细胞置于等渗溶液中进行酶解处理，A错误；e是植物细胞脱分化后形成的一种无特定结构和功能的薄壁细胞，B错误；质壁分离是指原生质层与细胞壁分离的现象，故可根据是否发生质壁分离现象来鉴定杂种细胞的细胞壁是否再生，C正确；植物有性杂交不能克服远缘杂交不亲和的障碍，D错误。
10．下图表示基因型为AaBb的水稻的花药通过无菌操作，接入试管后，在一定条件下形成试管苗的培育过程。下列相关叙述错误的是( )
A．愈伤组织是花粉细胞通过有丝分裂后形成的不规则的细胞团
B．该过程属于有性生殖
C．为促进花粉细胞分裂生长，在培养基中应加入适宜浓度的生长素等激素
D．试管苗可能出现的基因型有AABB或AAbb或aaBB或aabb
答案 D
解析 花粉是通过减数分裂形成的，其基因型为AB或Ab或aB或ab，由花粉发育而来的个体未经秋水仙素处理，是单倍体，D错误。
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二、非选择题
11．如图所示为胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作接入试管后，在一定的条件下形成试管苗的培育过程，请据图回答下列问题：
(1)要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括________和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和________两类植物激素。
(2)此过程依据的原理是______________。A和B阶段主要进行的分裂方式是________，B阶段除了细胞分裂外，还进行细胞________等。
(3)此过程要无菌操作，主要是指对________进行灭菌消毒。B阶段需要光照，原因是______________________________。
(4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶的叶肉细胞具有叶绿素，这是基因____________的结果。
答案 (1)无机物 生长素
(2)细胞的全能性 有丝分裂 分化
(3)培养基 芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
(4)选择性表达
解析 植物组织培养所用的培养基中应含有供组织细胞生长发育所需的无机物和小分子有机物，还有调节细胞脱分化和再分化的细胞分裂素和生长素。由外植体发育到试管苗，脱分化阶段细胞进行有丝分裂，再分化阶段愈伤组织经细胞有丝分裂和分化形成试管苗，此阶段需要光照，原因是叶绿素的合成需要光照。
12.科学家以番茄(2N)和马铃薯(4N)为材料利用如图所示的技术得到“番茄—马铃薯”植株。请回答下列问题：
(1)获得a、b所选用的酶为______________，c和d的名称依次是________________、________。
(2)图示的技术名称是______________________；由d培育成植株的过程运用的技术手段是________________，其依据的原理是__________________。
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(3)过程②称为________________，所用的化学诱导剂一般是________，③过程成功的标志是________________________。
(4)过程④是________，⑤过程中细胞增殖的方式为________，诱导f中植株生根时培养基中生长素与细胞分裂素的比值较④过程的________(填“高”或“低”)；最终获得的“番茄—马铃薯”属于________倍体植株。
答案 (1)纤维素酶和果胶酶 正在融合的原生质体 杂种细胞
(2)植物体细胞杂交技术 植物组织培养 植物细胞的全能性
(3)原生质体融合 PEG(聚乙二醇) 杂种细胞再生出细胞壁(或形成新的细胞壁)
(4)脱分化 有丝分裂 高 六
解析 (1)①为去壁过程，该过程需要采用酶解法，即使用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁获得原生质体a、b；②是诱导原生质体融合的过程，c是正在融合的原生质体，d是经过③过程再生细胞壁后形成的杂种细胞。
(2)图示为通过植物体细胞杂交技术获得“番茄—马铃薯”植株的过程，由杂种细胞培育成植株运用的技术手段是植物组织培养，其依据的原理是植物细胞的全能性。
(3)②是诱导原生质体融合的过程，所用的化学诱导剂一般是PEG(聚乙二醇)，③是再生细胞壁的过程，成功的标志是形成新的细胞壁。
(4)④是脱分化形成愈伤组织的过程，由愈伤组织再分化形成试管苗的过程中细胞增殖的方式是有丝分裂，诱导分化过程中生长素与细胞分裂素的比值高时促进根的分化，获得的“番茄—马铃薯”具有二者的染色体，为异源六倍体植株。
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