第3讲 植物细胞工程
一、单项选择题 1. (2013·江苏卷)某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。为尽快推广种植,可应用多种技术获得大量优质苗,下列技术中不能选用的是 ( ) A. 利用茎段扦插诱导生根技术快速育苗 B. 采用花粉粒组织培养获得单倍体苗
C. 采集幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上 D. 采用幼叶、茎尖等部位的组织进行组织培养 2. (2016·泰州一模)下列各项生殖方式与组织培养的原理不相同的是 ( ) A. 一株植物的枝条扦插成多株植物
B. 一株植物上的多个种子发育成多个植株 C. 一个胚胎被分割后发育成多个个体 D. 一条蚯蚓被剪成两段后变成两条蚯蚓 3. (2016·常州一模)下列关于植物组织培养的叙述,正确的是 ( ) A. 需要对外植体进行严格的灭菌处理,以防止杂菌污染 B. 在培养过程中需要给予适宜的光照,以诱导脱分化过程
C. 培养基中所添加的激素种类和含量对培养过程起重要的调节作用 D. 若制备人工种子,外植体只需培养成愈伤组织即可 4. (2016·南通二模)利用植物组织培养技术从红豆杉细胞中提取抗癌药物紫杉醇,不需要进行的是( )
A. 选取合适的外植体并要进行快速消毒
B. 培养基中加入适量的蔗糖提供营养并维持渗透压 C. 控制植物激素的种类和含量诱导产生愈伤组织 D. 选择适当的分化培养基培育红豆杉幼苗 5. (2016·南通一模)下图为培育甘蔗脱毒苗的两条途径,研究发现经②过程获得的幼苗脱毒效果更好。下列相关叙述错误的是 ( )
A. ①过程所取茎尖中的叶原基具有较高的分裂、分化能力 B. ②过程的作用可能是阻碍病毒等进入茎尖分生组织 C. ③④过程中基因的选择性表达导致了细胞脱分化
D. 培养基A、B中生长素和细胞分裂素的含量和比例不同 6. (2016·南通三模)科研人员研究了马铃薯茎尖外植体大小对幼苗的成苗率和脱毒率的影响,结果如下图。相关叙述错误的是( )
A. 培育脱毒苗所依据的原理有基因突变和细胞全能性 B. 培育脱毒苗的过程中涉及脱分化和再分化两个阶段 C. 实验结果表明茎尖越小脱毒率越高,成苗率越低
D. 根据本实验,培育脱毒苗时茎尖的适宜大小为 0.27 mm 7. (2016·江阴模拟)用植物细胞工程技术将天竺葵与香茅草进行杂交可产生驱蚊香草。下列有关培育过程的叙述,不正确的是 ( ) A. 原生质体的融合常用PEG作为诱导剂 B. 形成的愈伤组织其代谢类型是自养需氧型
C. 由杂种细胞→杂种植株,要通过有丝分裂和细胞的分化 D. 该项生物工程技术可克服远缘杂交不亲和的障碍
8. (2016·双鸭山一中)如下图为人工种子培养过程流程图解,下列相关叙述不正确的是
( )
A. b、c过程中植物激素发挥了重要作用,d表示给胚状体包上人工胚乳和人工种皮 B. 再分化发生在d步骤,是愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程 C. 人工种子的培育是植物组织培养技术的重要用途之一
D. 人工种子可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题 9. (2016·南京一模)下图是植物体细胞杂交过程示意图。下列有关叙述正确的是 ( )
A. 过程①需用纤维素酶和果胶酶溶液处理,且溶液的渗透压略大于细胞液渗透压 B. 过程②可用聚乙二醇诱导原生质体融合,主要依据细胞膜具有选择透过性原理 C. 过程③表示细胞壁的再生,④⑤需要根据生长发育进程更换不同的液体培养基 D. 最终得到的植株相对于甲、乙而言,发生了染色体数目变异,因此不具有可育性 10. 下列技术或方法与原理相符的是 ( )
A. 人参细胞培养和杂交瘤细胞的培养——细胞全能性 B. 植物组织培养和制备单克隆抗体——细胞增殖 C. 纤维素酶、果胶酶处理植物细胞壁——酶的高效性 D. 原生质体融合和动物细胞融合——细胞膜的流动性 二、 多项选择题
11. 下图示“番茄—马铃薯”杂种植株的培育过程,其中①⑤表示过程,字母表示细胞、组织或植株。下列说法不正确的是 ( )
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. 植物体细胞杂交技术成功的标志是产生含有细胞壁的杂种细胞 12. (2017·泰州摸底改编)如下图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径,相关叙述正确的是 ( )
A. ①过程是脱分化,②过程是再分化
B. ①过程中不需要光,但需控制好培养基中植物激素的比例
C. ②过程需用一定浓度的胰蛋白酶处理愈伤组织,有利于细胞分散 D. ③过程需使用液体培养基,有利于细胞增殖 13. (2015·苏州一模)下图表示四倍体兰花叶片植物组织培养的过程。下列有关叙述正确的是 ( )
四倍体兰花叶片愈伤组织胚状体兰花植株 A. 上述过程均需进行严格的无菌操作以避免杂菌污染
B. 激素的浓度和比例可以调控①②过程中细胞的脱分化和再分化 C. 细胞全能性表达的前提是①过程,体现在②③过程 D. 此四倍体兰花的花药离体培养所得到的植株可能可育 三、 非选择题 14. (2016·盐城模拟)科学家用植物体细胞杂交方法,将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合,成功地培育出了“番茄—马铃薯”杂种植株,如下图,其中①~⑤表示相关过程,字母表示细胞、组织或植株,请据图回答下列问题:
(1) 过程②为 ,如果将已除去细胞壁的植物细胞放入等渗溶液中,细胞是何形状? 。 (2) 在利用杂种细胞培育成杂种植株的过程中,依据的原理是 ,其中过程④相当于 过程,⑤涉及的分裂方式为 。
(3) 若番茄细胞内含m条染色体,马铃薯细胞内含n条染色体,则“番茄—马铃薯”细胞内含 条染色体;若杂种细胞培育得到的“番茄—马铃薯”植株为四倍体,则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于 倍体植株。 15. (2016·苏州一模)科研人员分别利用大葱茎尖分生组织、鳞茎愈伤组织及其再生苗为材料,探究在植物组织培养过程中细胞内染色体数目的变化,并以种子繁殖的普通大葱根尖为对照,实验结果见下表。请分析回答: 材料 观察细 n=8 2n=16 3n=24 4n=32 5n=40 6n=48 其他 类别 胞总数 细胞数 细胞数 细胞数 细胞数 细胞数 细胞数 细胞数 茎尖分 生组织 60 60 培养苗 鳞茎愈 120 8 68 3 12 5 4 20 伤组织 鳞茎愈 伤组织 60 4 53 1 2 再生苗
普通大 葱根尖 60 60 (1) 无菌处理是植物组织培养是否成功的关键因素之一。科研人员对培养基和外植体分别采用 的方法进行无菌处理。
(2) 利用大葱茎尖分生组织培养成幼苗,需要依次经过 过程。配制愈伤组织诱导培养基与分化、生根培养基时,要特别调节好 之间的浓度比例,以诱导形成相应组织或器官。
(3) 适时取出相应材料用Carnoy固定液处理后,再通过 流程(用文字加箭头表示流程)制作好装片,在显微镜下选择处于 (填时期)的细胞观察并统计细胞内的染色体数目。
(4) 在高倍镜下,可以观察到“茎尖分生组织培养苗”的根尖分生区细胞中染色体数目可能为 。
(5) 分析实验数据,发现适宜用于大葱快速繁殖的材料是 ,而适宜用于选育大葱新品种的材料是 。
1. B 【解析】 茎段扦插、幼芽嫁接、植物组织培养都是无性繁殖,可以大量快速得到与原有植物性状相同的个体;采用花粉粒离体培养可获得单倍体幼苗,但由于花粉粒为雄配子,由其发育而来的单倍体植株不一定能保持亲代的优良性状。
2. B 【解析】 组织培养的原理是细胞的全能性,生殖方式是无性生殖,枝条扦插、胚胎分割、剪成两段的蚯蚓变成两条蚯蚓都是无性生殖,种子发育成植株是有性生殖。
3. C 【解析】 植物组织培养需要对外植体进行消毒处理;脱分化过程不能给光;制备人工种子,外植体需要培养至胚状体阶段。
4. D 【解析】 从红豆杉细胞中提取抗癌药物紫杉醇,只需培养到愈伤组织阶段。
5. C 【解析】 ①过程取带叶原基的芽进行培养是因为芽具有较高的分裂和分化能力;②过程经过热水处理后脱毒效果好,与阻碍病毒进入有一定的关系;图中③和④均为再分化;一般情况下,生长素与细胞分裂素的比值高有利于根分化,比值低有利于芽分化,所以培养基A、B中生长素和细胞分裂素的含量和比例不同。
6. A 【解析】 培育脱毒苗的原理是植物细胞的全能性,没有基因突变。 7. B 【解析】 形成的愈伤组织没有形成叶绿体,其代谢类型是异养需氧型。
8. B 【解析】 b表示脱分化过程、c表示再分化过程,这两个过程中植物激素发挥了重要作用,d表示给胚状体包上人工胚乳和人工种皮,A正确;再分化发生在c步骤,B错误;人工种子的培育是植物组织培养技术的重要用途之一,C正确;人工种子可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题,D正确。
9. A 【解析】 过程①的目的是制备原生质体,为防止原生质体吸水涨破,酶溶液的渗透压应该略大于细胞液渗透压;过程②是诱导原生质体融合,依据原理是细胞膜具有流动性;过程③表示细胞壁的再生,④⑤需要使用不同的固体培养基;最终得到的杂种植株染色体数目加倍,同源染色体仍可发生联会,具有可育性。
10. D 【解析】 人参细胞培养和杂交瘤细胞培养的原理是细胞增殖,A错误;植物组织培养的原理是细胞的全能性,制备单克隆抗体的原理是细胞增殖,B错误;纤维素酶、果胶酶处理植物细胞壁的原理是酶的专一性,C错误;原生质体融合和动物细胞融合的原理都是细胞膜的流动性,D正确。
11. ABD 【解析】 获得植物的原生质体,操作一般在等渗溶液中进行,如在低渗溶液中进行,则去掉细胞壁的原生质体会因吸水而涨破,A错误;e为细胞经植物组织培养脱分化后形成的愈伤组织,是未分化的细胞,B错误;可根据质壁分离现象鉴别杂种细胞的细胞壁是否再生,C正确;融合后的杂种细胞再生出新的细胞壁是原生质体融合完成的标志,而非植物体细胞杂交技术成功的标志,D错误。
12. BD 【解析】 结合题意分析流程图,该过程是为了获得细胞次级代谢产物,而不是为了获得植株,②过程不是再分化;胰蛋白酶是动物细胞工程中用于分散动物组织,使细胞分散的。 13. BCD 【解析】 植物组织培养过程需要进行无菌操作,操作器械、培养基都需要灭菌处理,培养对象植物细胞需进行消毒处理,但过程③不需要严格的无菌操作;生长素和细胞分裂素的浓度和比例可以调控①脱分化和②再分化过程;细胞全能性的前提是已分化的细胞能脱分化;此四倍体兰花的花药离体培养所得到的植株虽然是单倍体,但含有两个染色体组,所以可能是可育的。
14. (1) 原生质体融合 圆球形(圆形或球形) (2) 植物细胞的全能性 脱分化 有丝分裂 (3) m+n 单
【解析】 (1) 过程②是利用物理或化学方法(如聚乙二醇)诱导原生质体融合,在此之前需使用纤维素酶和果胶酶处理细胞以除去细胞壁。将已除去细胞壁的植物细胞放入等渗溶液中,由于失去了细胞壁的支持作用,细胞呈现圆球形(圆形或球形)。(2) 将离体的杂种细胞培育成
杂种植株需要采用植物组织培养技术,该技术依据的原理是植物细胞的全能性;图中④是脱分化过程,⑤是再分化过程,该过程中细胞通过有丝分裂方式增殖。(3) “番茄—马铃薯”细胞是由番茄体细胞和马铃薯体细胞经过融合而成的,因此具有番茄和马铃薯的全部遗传物质,故“番茄—马铃薯”细胞内含m+n条染色体;此杂种植株的花粉是生殖细胞,由生殖细胞直接发育而来的生物体,不管含有几个染色体组,都是单倍体。
15. (1) 高压蒸汽灭菌法(湿热法)、消毒(答“酒精、无菌水和次氯酸钠处理”也可) (2) 脱分化与再分化(植物组织培养) 生长素与细胞分裂素 (3) 解离→漂洗→染色→制片 有丝分裂中期 (4) 16或32 (5) (大葱)茎尖分生组织 鳞茎愈伤组织(及其再生苗)
【解析】 (1) 培养基用高压蒸汽灭菌法灭菌,外植体用酒精、无菌水或次氯酸钠进行消毒。(2) 大葱茎尖分生组织经过脱分化与再分化培养成幼苗。生长素与细胞分裂素含量之比影响植物细胞的发育方向,所以配制愈伤组织诱导培养基与分化、生根培养基时,要特别调节好生长素与细胞分裂素之间的浓度比例。(3) 取出相应材料用Carnoy固定液处理后,通过解离→漂洗→染色→制片,在显微镜下选择处于有丝分裂中期的细胞观察并统计细胞内的染色体数目,因为中期染色体的形态最固定,数目最清晰。(4) 根尖分生区细胞进行有丝分裂,染色体数目可能为16,也可能为32(有丝分裂后期)。(5) 分析表中数据,发现大葱茎尖分生组织细胞染色体数目不变,适宜用于大葱快速繁殖,而鳞茎愈伤组织(及其再生苗)细胞内染色体变化多,适宜用于选育大葱新品种。
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容