人教版高中生物选修3 21《植物细胞工程的基本技术》基础巩固.docx
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人教版高中生物选修321《植物细胞工程的基本技术》基础巩固
2.1.1植物细胞工程的基本技术
一、选择题
1.下列关于细胞全能性的理解不正确的是()
A.高度分化的植物体细胞仍具有全能性
B.细胞内含有个体发育所需的全部基因是细胞具有全能性的内在条件
C.通过植物组织培养得到试管苗,是植物细胞具有全能性的有力证据
D.玉米种子发育成玉米植株是细胞全能性的表现
2.有关全能性的叙述,不正确的是()
A.受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体,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.植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性
3.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.在愈伤组织的形成过程中,必须从培养基中获得水、无机盐和小分子的有机物等营养物质
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
4.通过细胞杂交获得一个杂种植株需要的步骤是()
A.分离原生质体→诱导原生质体融合→组织培养→得到杂种植株
B.分离原生质体→原生质体融合→组织培养→得到杂种植株
C.获取细胞→原生质体融合→组织培养→得到杂种植株
D.获取细胞→原生质体直接融合→组织培养→得到杂种植株
5.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株,下列哪项是不需要的()
A.具有完整细胞核的细胞
B.离体状态
C.导入外源基因
D.一定的营养物质和激素
6.下列有关植物体细胞杂交的叙述,正确的是()
A.植物体细胞杂交的过程实际是细胞核融合的过程
B.两种体细胞的杂交相当于有性杂交
C.能够让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状
D.克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍
7.下列四个选项中,没有采用植物组织培养技术的一项是()
A.花药离体培养得到单倍体植株
B.秋水仙素处理萌发的种子或幼苗得到多倍体植株
C.基因工程培育的抗棉铃虫的棉花植株
D.细胞工程培育“番茄—马铃薯”杂种植株
8.在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中,下列哪一项条件是不需要的()
A.消毒灭菌
B.适宜的温度
C.适宜的养料和激素
D.充足的光照
9.植物体细胞融合完成的标志是()
A.产生细胞壁
B.细胞质发生融合
C.细胞核发生融合
D.细胞膜发生融合
二、非选择题
10.下图表示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。
11.白菜、甘蓝均为二倍体,体细胞染色体数目分别为20、18。
以白菜和甘蓝进行体细胞杂交可得到“白菜-甘蓝”杂种幼苗。
请回答问题:
(1)白菜和甘蓝是两个不同的物种,存在________隔离。
自然条件下,这两个物种间不能通过________的方式产生后代。
从杂交细胞到获得“白菜-甘蓝”杂种幼苗,所依据的理论基础是植物细胞具有________。
(2)白菜和甘蓝的体细胞在融合前应先用______________处理两种细胞的细胞壁获得原生质体,再用________作为促融剂诱导原生质体融合进而获得杂种细胞,杂种细胞继续培养,________(是,否)进行脱分化。
(3)经筛选获得的“白菜-甘蓝”杂种幼苗体细胞中的染色体是________条。
参考答案:
1.D[细胞的全能性指已经分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能,其内在的遗传基础是细胞内仍然具有个体发育所需要的全部基因,植物组织培养形成试管苗是细胞全能性的表现,A、B、C项均正确。
玉米种子发育成正常植株,是正常的生命现象,不能体现细胞的全能性。
]
知识链接:
(1)细胞表现全能性的条件
①离体状态。
②一定的营养物质和植物激素(营养物质如水、矿质元素等,植物激素主要是生长素和细胞分裂素)。
③适宜的外界条件(如温度、pH、光照等)。
(2)植物细胞的分化、脱分化、再分化
①分化:
在特定时间和空间下基因选择性表达的过程,细胞分化后在形态和功能上出现稳定性的差异。
②脱分化:
细胞失去特有的细胞结构和功能,形成未分化细胞的过程。
③再分化:
由愈伤组织分化形成芽和根的过程。
再分化的关键是调整生长素和细胞分裂素的比例。
④激素与分化:
适当提高生长素/细胞分裂素的比例容易生根,适当提高细胞分裂素/生长素的比例容易生芽,比例适中诱导产生愈伤组织。
2.C[在离体和适当的条件下,分化的体细胞才能表达其全能性。
全能性表达的容易程度为:
受精卵>生殖细胞>体细胞;植物细胞>动物细胞,即在生物体的所有细胞中,受精卵的全能性最高;生殖细胞其次,尤其是卵细胞,虽然分化程度较高,但是仍然具有较高的潜在全能性;体细胞再次,植物细胞的全能性要高于动物细胞,高度分化的动物体细胞的全能性受限制,严格来说只有高度分化的动物细胞核才具有全能性。
]
归纳提升:
全能性和分化程度关系
(1)在体细胞中全能性:
分化程度低的>分化程度高的,细胞分裂能力强的>细胞分裂能力弱的;
(2)不同细胞全能性:
受精卵>生殖细胞>干细胞>体细胞;
(3)不同生物全能性:
植物细胞>动物细胞。
3.D[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。
]
思路导引解题关键是看清组织培养的材料——花药,即进行花药离体培养,然后结合组织培养的条件依次判断。
归纳提升
(1)植物组织培养中的脱分化、再分化过程的比较
过程名称
过程
形成体特点
条件
脱分化
由离体细胞成为愈伤组织
排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞团
①离体;②提供营养物质(有机物、无机物);③提供激素(生长素、细胞分裂素等);④提供其他适宜条件(温度、无菌)
再分化
由愈伤组织成为丛芽或胚状体
有根、芽或有生根发芽的能力
(2)植物激素是启动细胞分裂、细胞分化的关键因素。
4.A[植物体细胞杂交过程中首先获得原生质体;其次是原生质体的融合,需要在人为诱导下完成。
]
知识链接植物体细胞杂交
(1)图示过程
(2)该技术的目的
植物体细胞杂交的终点是培育成杂种植株,而不是形成杂种细胞就结束。
杂种植株特征:
具备两种植物的遗传特性,原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。
(3)该技术在育种上应用时最大的优点
克服远缘杂交不亲和的障碍。
(4)未解决的问题
目前还不能让杂种植物完全按人们的需要去表达亲代的优良性状,如番茄—马铃薯。
5.C[植物组织培养的原理是植物细胞的全能性,全能性必须有全套遗传物质,即有完整的细胞核。
植物细胞只有在脱离了植物体,在一定的外部因素的作用下,经细胞分裂形成愈伤组织,才能表现出全能性,由愈伤组织细胞发育、分化形成新的植物体。
但该植物的组织培养不需导入外源基因。
]
拓展延伸:
进行细胞培养时,在离体的植物器官、组织或细胞脱分化增殖的过程中,离体培养条件应与机体基本相同或相似;即需要消毒灭菌、适宜的温度、pH、适宜的养料和激素等。
6.D[植物体细胞杂交过程是原生质体的融合(包括细胞质的融合、细胞核的融合和细胞膜的融合),以及把杂种细胞培育成新的植物体。
植物体细胞不同于生殖细胞,因此体细胞杂交不同于有性杂交,并且由于两个物种遗传物质混合后的表达相互干扰,因此杂种植物不能按人们的需要表现出亲代的优良性状,这一点与基因工程不同。
]
7.B[花药离体培养是单倍体育种的一项基础技术,其基本原理就是组织培养。
基因工程培育抗虫棉的过程中,把目的基因导入受体细胞后,要诱导其分裂、分化,最后发育为一个植物体,必须经过组织培养才能实现。
细胞工程培育“番茄—马铃薯”杂种植株的过程中,对融合的杂种细胞,也必须经过组织培养才能形成杂种植株。
可见,组织培养是生物工程中的基础技术手段。
而利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗得到多倍体植株,没有利用到组织培养技术。
]
8.D[形成愈伤组织,需要在消毒灭菌的条件下进行,因为只有在消毒灭菌的条件下,才能保证培养出的组织细胞避免感染,否则培养基内将长出许多霉菌,与离体细胞争夺营养与生存空间,不能形成愈伤组织。
由于此阶段形成的是愈伤组织,并没有形成具有根、茎、叶的植物体,因此不需要光照。
]
误区警示:
对于植物组织培养来说,光照条件非常重要,包括光照强度、时间和波长。
但在愈伤组织的诱导阶段往往要暗培养,而在分化再生的过程中一定要有光照。
愈伤组织诱导阶段的暗培养有利于细胞的脱分化产生愈伤组织,如果在光照条件下,容易分化产生维管等组织,不利于产生大量的愈伤组织。
9.A[植物体细胞融合的过程既有细胞膜、细胞质的融合,又有细胞核的融合。
一般的植物细胞最外层为细胞壁,融合前应去掉细胞壁,融合成功的标志是再生出新的细胞壁。
]
10.
(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条件
(4)选择性表达
解析:
植物组织培养是用离体的植物组织、器官或细胞接种到经消毒灭菌的培养基中,培养基含有供组织细胞生长发育所需要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。
由外植体发育成试管苗。
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,原因是叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件。
知识链接
(1)实验原理
离体的植物组织、器官或细胞愈伤组织胚状体或丛芽→试管苗
(3)实验关键
①取材:
应选择含形成层的部分,易于诱导形成愈伤组织。
②全程无菌操作(包括接种用具、接种环境和接种材料、接种过程、培养过程)。
③植物激素的比例适当。
④条件:
植物组织培养过程中光照条件非常重要,包括光照强度、时间和波长。
但在愈伤组织的诱导阶段往往要暗培养,而在分化再生的过程中一定要有光照。
愈伤组织诱导阶段的暗培养有利于细胞的脱分化,产生愈伤组织,因为在光照条件下容易分化产生维管组织,不利于产生大量的愈伤组织。
11.
(1)生殖杂交(有性生殖)全能性
(2)纤维素酶、果胶酶聚乙二醇(PEG)是(3)38
解析:
(1)不同物种间存在生殖隔离,自然条件下无法进行有性生殖。
从杂交细胞到杂种幼苗,进行的过程为植物组织培养,其理论基础是植物细胞的全能性。
(2)若要获得原生质体,应用酶解法去除细胞壁,如纤维素酶、果胶酶。
然后可用PEG作为促融剂诱导原生质体融合,形成杂种细胞后,经脱分化、再分化形成杂种植株。
(3)杂种植株体细胞的染色体数为白菜、甘蓝染色体数之和,即38。
思路导引:
本题主要考查植物体细胞杂交的相关知识,解题关键是画出体细胞杂交过程流程图(如下),然后逐项分析作答。
归纳提升:
(1)植物体细胞杂交知识归纳:
①植物体细胞杂交的障碍
a.植物细胞都有细胞壁。
根据酶的专一性原理,用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。
b.原生质体融合。
人工诱导方法包括物理法,如离心、振动、电
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