高中生物 第4部分 浅尝现代生物技术阶段整合提升 浙科版选修1

第4部分 浅尝现代生物技术阶段整合提升网 络 构 建一、菊花茎的组织培养与月季的花药培养的比较菊花茎的组织培养月季的花药培养理论依据细胞的全能性基本过程脱分化、再分化影响因素材料、营养、激素、pH、温度、光照等选择材料体细胞花药(生殖细胞)操作流程制备培养基外植体消毒接种培养移栽栽培选材材料消毒接种和培养筛选和诱导移栽栽培选育二、植物组织培养技术、微生物培养技术和无土栽培技术的比较植物组织培养微生物培养无土栽培含义在无菌条件下，将离体的植物体器官或组织接种在适当的培养基上进行培养，最终发育成完整植物体在无菌条件下，在适宜的营养和环境条件下对微生物的培养将植物生长发育过程中所需各种矿质元素按一定比例配成营养液，并利用这种营养液栽培植物培养基成分水、矿质元素、蔗糖、维生素、有机添加物和植物激素等水、无机盐、碳源、氮源等水、必需矿质元素特殊操作要求严格控制无菌操作，在培养过程中要更换培养基，调节细胞分裂素和生长素的比例严格控制无菌操作，整个培养过程无需更换培养基适宜的环境条件，基质垫底并固定幼苗，不需要保证无菌条件1(2016江苏高考)海带中含有植物生长素(IAA)和脱落酸(ABA)等激素，为研究激素对海带生长的影响，某研究组开展了系列实验。请回答下列问题：(1)为开展海带的组织培养，取海带的叶状体基部切块作为_，转到含激素_的培养基上，经_形成愈伤组织，再生成苗。(2)上图为海带中的IAA和ABA与海带生长变化的关系。海带增长率与IAA含量呈_(填“正相关”“负相关”或“不相关”)，海带在后期生长缓慢，原因是_。(3)已知海带成熟区段各部位ABA的分布无显著差异，则其在成熟区段中的运输方式_(填“是”或“不是”)极性运输。某研究组参照11月和5月海带样品的数据，配制了两份IAAABA的混合液，研究了在增加紫外光照射条件下，混合液对单细胞绿藻生长的影响，结果如下图，分析可知IAA和ABA对绿藻的生理作用分别是_。 【解析】(1)植物组织培养中，离体的植物细胞、组织或器官称为外植体。进行植物组织培养所用的培养基中必须添加一定比例的植物激素，主要是细胞分裂素和生长素(IAA)。外植体要经过脱分化才能形成愈伤组织。(2)根据图中曲线可知，海带增长率与IAA含量呈正相关，与ABA含量呈负相关，海带在后期生长缓慢的原因可能是IAA含量降低，ABA含量增高。(3)极性运输是指从植物体的形态学上端向形态学下端的运输，而不能反过来运输，也就是只能单方向运输。若ABA进行极性运输，植物体内不同部位ABA的含量应该有明显差异，根据题意可知，海带成熟区段各部位ABA的分布无显著差异，所以ABA在成熟区段中的运输方式不是极性运输。分析题图，根据(2)小题图示信息可知，11月时IAAABA的混合液中IAA的比例远高于ABA,5月时IAAABA的混合液中IAA与ABA的比例相等。单独分析一种激素的含量变化，IAA含量是11月5月缓冲液，ABA含量是5月11月缓冲液。分析该小题中的柱状图，在正常培养条件下，11月混合液中的藻细胞数量高于缓冲液中的，5月混合液中的藻细胞数量低于缓冲液中的，说明IAA能促进单细胞绿藻的生长。在增加紫外光照射的条件下，11月混合液中的藻细胞数量与缓冲液中的相同，且都很低；5月混合液中的藻细胞数量明显高于缓冲液中的和11月混合液中的，说明ABA具有提高绿藻抗紫外光的能力。【答案】(1)外植体细胞分裂素和生长素(IAA)脱分化(2)正相关IAA含量降低，ABA含量增高(3)不是IAA促进生长，ABA有提高抗紫外光的能力2将无根的非洲菊幼苗转入无植物激素的培养基中，在适宜的温度和光照等条件下培养一段时间后，应出现的现象是()【解析】植物组织培养过程中，由外植体脱分化形成愈伤组织需要一定量的生长素和细胞分裂素，愈伤组织再分化形成根、芽的过程也需要一定浓度的生长素和细胞分裂素，且生长素和细胞分裂素的不同配比对形成根、芽的影响不同。本题中的无根幼苗本身就能够产生一定量的生长素和细胞分裂素，能够促使基部细胞脱分化、再分化出根来，所以会出现B项现象。【答案】B3辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域。辣椒素的获得途径如下图。(1)图中和分别表示辣椒组织培养中细胞的_和_过程。(2)图中培养外植体的培养基中常用的凝固剂是_。培养基中的生长素和细胞分裂素用量的比值_(填“高”或“低”)时，有利于芽的分化。对培养基彻底灭菌时，应采取的灭菌方法是_。(3)图中外植体的消毒所需酒精的体积分数是_。用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时，常用的酶是_和纤维素酶。(4)提取辣椒素过程中，萃取加热时需安装冷凝回流装置，其目的是_。【解析】(1)由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程称为脱分化，对脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可重新分化出根或芽等器官，这个过程叫做再分化。(2)培养基中常用的凝固剂是琼脂。同时使用生长素和细胞分裂素时，两者用量的比值大小影响植物细胞的发育方向，生长素和细胞分裂素用量的比值低时，有利于芽的分化；反之，有利于根的分化。培养基应用高压蒸汽灭菌法灭菌。(3)外植体消毒所用酒精的体积分数是70%。酶解法将愈伤组织分离成单细胞所用的酶是果胶酶和纤维素酶。(4)用萃取法提取植物有效成分时，应在瓶口安装冷凝回流装置，目的是防止加热时有机溶剂的挥发。【答案】(1)脱分化(或去分化)再分化(2)琼脂低高压蒸汽灭菌(3)70%果胶酶(4)防止有机溶剂的挥发4草莓生产上传统的繁殖方式易将所感染的病毒传播给后代，导致产量降低、品质变差。运用微型繁殖技术可以培育出无病毒幼苗。草莓微型繁殖的基本过程如下：外植体愈伤组织芽、根植株请回答：(1)微型繁殖培育无病毒草莓苗时，一般选取_作为外植体，其依据是_。(2)在过程中，常用的MS培养基主要成分包括大量元素、微量元素和_，在配制好的培养基中，常常需要添加_，有利于外植体启动细胞分裂形成愈伤组织。接种后25 d，若发现外植体边缘局部污染，原因可能是_。(3)在过程中，愈伤组织在诱导生根的培养基中未形成根，但分化出了芽，其原因可能是_。【解析】本题考查植物组织培养的相关知识，意在考查考生的识记能力。(1)在培养无病毒植株时常选用根尖或茎尖为实验材料，这是由于根尖和茎尖细胞代谢旺盛，抗性强，所含病毒少甚至不含有病毒。(2)在配制MS培养基时，除加入大量元素、微量元素外，还需要加入有机物、蔗糖等。在配制好的MS培养基中，常常需要添加植物激素。在培养过程中，发现外植体边缘局部污染的原因可能是外植体的消毒不彻底。(3)培养基中生长素与细胞分裂素的用量比会影响根的分化和芽的形成，当生长素/细胞分裂素的比值低时，有利于芽的分化，抑制根的形成。【答案】(1)茎尖(或根尖)茎尖(或根尖)病毒极少，甚至无病毒(2)有机物植物激素外植体消毒不彻底(3)培养基中生长素类物质用量与细胞分裂类物质用量的比值偏低综合测评(四)第四部分浅尝现代生物技术(时间：60分钟，满分：100分)一、选择题(每小题3分，共51分)1MS培养基和微生物培养基相比，有哪些不同()AMS培养基不含有机物B微生物培养基以有机物为主CMS培养基不含微量元素DMS培养基不需提供大量无机营养【解析】微生物培养基以有机物为主，而MS培养基需要大量的无机盐，还需要少量激素。【答案】B2某同学在进行组织培养的过程中，发现根分化，而芽的分化不明显，可能的原因是()A未见阳光B培养时间不到C培养基营养过多D细胞分裂素和生长素配比不合适【解析】本题考查对植物激素作用的记忆。愈伤组织产生根或芽，取决于生长素和细胞分裂素的浓度比值。当细胞分裂素与生长素的比值低时，诱导根的分化；两者比值处于中间水平时，愈伤组织只生长不分化；两者比值高时，诱导芽的形成。【答案】D3下列关于植物组织培养中灭菌操作，错误的是()A外植体可以用酒精杀菌B镊子等器械需酒精灭菌C操作前手需酒精消毒D培养基需高压蒸汽灭菌【解析】植物组织培养需严格的无菌操作，包括：培养基需用高压蒸汽锅灭菌；操作前手需酒精消毒；外植体应浸泡在酒精中杀菌；整个操作过程在酒精灯火焰旁进行，同时对镊子等器械灼烧灭菌。【答案】B4下列关于植物组织培养的叙述，错误的是()A外植体可以来自于植物的任何细胞B培养应在无菌条件下进行C以花粉作为外植体可得到单倍体植株D不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同【解析】植物组织培养的原理是细胞的全能性，所以作为植物组织培养的细胞必须有完整的细胞核。【答案】A5菊花的组织培养需要进行严格的无菌操作，下列说法不正确的是()A培养基连同其他器械一起进行高压蒸汽灭菌B幼苗要先移植到消过毒的蛭石或者珍珠岩等环境下生活一段时间C用于植物组织培养的培养基同样适合于某些微生物的生长，一旦污染杂菌则前功尽弃D接种时用镊子夹取菊花茎段插入培养基中即可【解析】菊花的组织培养中为防止杂菌污染，需要进行严格的无菌操作，外植体要消毒，培养基及其他器械要消毒。接种时要注意茎段的形态学上下端，不应倒插；幼苗要先移植到消过毒的环境中生活一段时间，然后再栽培到土壤中。【答案】D6科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将单个细胞放入培养基中培养，获得了许多完整植株，这些植株的特点是()A彼此性状相似B单倍体C变异频率高D都是纯合子【解析】植物组织培养形成的新植物体的繁殖方式是无性生殖，所以彼此性状相似。【答案】A7下列关于影响植物组织培养的因素的叙述，不正确的是()A幼嫩组织较成熟组织易培养成功B给外植体消毒用70%的酒精C菊花茎段进行组织培养时，始终进行光照D生长素与细胞分裂素含量之比较高时，有利于芽的分化【解析】生长素与细胞分裂素含量之比较高时，有利于根的分化，较低时，有利于芽的分化，二者相当时，促进愈伤组织的生长。【答案】D8关于愈伤组织形成过程的正确叙述是()A愈伤组织形成是离体的植物细胞分化的结果B愈伤组织形成是离体的植物细胞脱分化和分裂的结果C愈伤组织形成是离体的动物细胞分化的结果D愈伤组织形成是离体的动物细胞脱分化和分裂的结果【解析】愈伤组织形成是离体的植物细胞脱分化和分裂的结果，动物细胞培养没有愈伤组织出现。【答案】B9植物组织培养中的“脱分化”过程是指()A已休眠的种子经过处理使种子尽快萌发的过程B植物根尖、茎尖等处分生组织细胞有丝分裂产生新细胞后分化为各种组织C愈伤组织细胞分化为根与芽的过程D离体的植物组织、细胞培育产生愈伤组织的过程【解析】脱分化指让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。A、B、C都是细胞分裂、分化的过程。【答案】D10用于组织培养的培养液和无土栽培时所用的营养液相比，前者()A必须含植物必需的矿质元素B必须含有机物C不一定含有植物激素D浓度必须小于细胞液浓度【解析】植物组织培养的初期，培养物的代谢类型为异养需氧型，它还不能进行光合作用，因此与无土栽培相比，最大的不同在于进行植物组织培养时，培养基中含有机物。【答案】B11在植物组织培养过程中，植物激素的作用是()A启动并促进细胞的分裂、脱分化和再分化B供应植物组织生长所需营养物质C促进植物幼苗合成叶绿素D诱导细胞染色体数目加倍【解析】植物激素有细胞分裂素和生长素等，可以启动并促进细胞的分裂、脱分化和再分化，但不提供营养，也不能诱导细胞染色体数目加倍。【答案】A12某同学在进行组织培养过程中，发现只分裂而不分化出芽和根，可能原因是()A未见阳光B培养时间不到C培养基营养过多D细胞分裂素和生长素配比不对【解析】愈伤组织产生根或芽，取决于生长素和细胞分裂素的浓度比值，当细胞分裂素/生长素的比值低时，诱导根的分化；两者比值大致相等时，愈伤组织只生长不分化；两者比值高时，诱导芽的生成。【答案】D13植物组织培养依据的原理、培养过程的顺序及诱导的植物激素分别是()细胞的全能性离体植物器官、组织或细胞根、芽生长素和细胞分裂素生长素和乙烯愈伤组织再分化脱分化植物体A、B、C、D、【解析】植物组织培养依据的原理为植物体细胞的全能性；培养过程的顺序是离体植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织，再分化形成根、芽等进而形成新的植物体。【答案】B14植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性物质，在植物组织培养过程中，如何使用这两种激素更有利于愈伤组织的形成()A生长素的用量与细胞分裂素用量的比值高时B生长素的用量与细胞分裂素用量的比值低时C生长素的用量与细胞分裂素用量的比值大致相等时D只使用细胞分裂素不使用生长素时【解析】生长素和细胞分裂素比值高时有利于根的分化，低时有利于芽的分化，大致相等时则促进愈伤组织的生长。【答案】C15下列有关植物组织培养的叙述，正确的是()A愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞B二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株C用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子D植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl的培养基培养筛选而获得【解析】在普通培养基中添加适量的NaCl，制成选择培养基，可用来筛选植物耐盐突变体，故选项D正确。愈伤组织的细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞；二倍体植株的花粉经离体培养后得到单倍体植株，该单倍体高度不育，不能稳定遗传；用人工薄膜将胚状体等进行包装可制成人工种子，愈伤组织不能作为制作人工种子的材料，故选项A、B、C错误。【答案】D16试管苗的移栽，下列说法正确的是()A丛状苗在生根培养基中生根后，可直接转移至土壤中定植B外植体培养23周后，可将生长健壮的丛状苗直接定植于土中C将已生根的试管苗移至草炭土或蛭石中，应保持自然湿度予以继续培养D待生根后，应将试管苗移至草炭土或蛭石中培养锻炼，然后再转移至土中定植【解析】进行植物组织培养时，丛状苗诱导生根后，应将苗移至草炭土或蛭石中用玻璃罩或塑料布保持80%以上的湿度，23天后打开玻璃罩逐渐降低湿度进行锻炼，直到将罩全部打开处于自然湿度下为止，然后方可移至土中培养(定植)直至长成植株并开花。故A、B、C所述均不正确，D选项所述正确。【答案】D17某组织培养实验室的愈伤组织被真菌严重污染，为查找污染原因设计了4个实验，实验条件除图示外其他均相同。下列各图表示实验结果，据图可得出的初步结论是()A污染主要是培养基灭菌时间短造成的B污染主要来源于组织培养所用的离体组织C调节培养基pH能解决污染问题D调节培养温度能解决污染问题【解析】本题考查组织培养的相关知识。据图分析可知：培养基灭菌时间的长短、培养温度的高低、培养基pH的变化对污染率的影响不大，基本上是在一定的范围内波动；而离体组织灭菌时间的长短对污染率的影响是很明显的。【答案】B二、非选择题(共49分)18(10分)斯图尔德将胡萝卜根部细胞分离出来，进行单独培养形成植株，实验过程如下：从根的切片分离出单个细胞细胞团芽、根植株(1)A过程称为_，诱导这一过程的物质是_。(2)植物组织培养过程中多次强调一系列的消毒、灭菌及无菌操作，原因是_。(3)愈伤组织的培养是很重要的一步，一般从接种到出现愈伤组织需要14天，那时可以看到外植体长出白色或黄色的_状的愈伤组织。(4)培养时注意恒温箱要关闭光源，因为在_条件下愈伤组织长得更快，两周以后，由于培养基中的营养几乎耗尽，必须_进行继续培养。(5)试管苗的培养可分为_培养和_培养，必须先进行_培养，二者的区别在于_。【解析】本题主要考查植物组织培养过程、原理以及对实验结果的分析能力。植物组织培养的过程为离体的细胞愈伤组织发芽生根植株，可以根据此线索解决其中的问题。(1)A过程表示由离体的细胞发育成细胞团，所以为脱分化过程，诱导脱分化过程需要有植物激素，主要为生长素和细胞分裂素。(2)同植物体相比较，离体的植物组织抗性差，所以在组织培养整个过程中都要执行严格的消毒程序。(3)愈伤组织为外植体经脱分化形成的乳白色或黄色的瘤状物。(4)进行组织培养过程，脱分化阶段不需要光照，但在再分化阶段，由于叶片中叶绿素的形成需要光照，所以需要光照，当营养耗尽时，需更换有丰富营养成分的培养基。(5)试管苗的培养分为生根和生芽培养，但是先生芽，才有利于生根，生根培养基与生芽培养基的区别就在于生长素和细胞分裂素的比例不同。【答案】(1)脱分化植物激素(或生长素与细胞分裂素)(2)外植体材料体积小，抗性差，如果不小心引起污染，将可能造成培养工作的前功尽弃(3)瘤(4)无光更换培养基(5)生芽生根生芽培养基中的生长素和细胞分裂素的比例不同19(10分)植物组织培养的培养基中加有激素。下表是培养基中两种植物激素在不同比例时的实验结果。请分析回答：(其中6BA是一种细胞分裂素，IAA是一种生长素)实验组别123激素种类及激素含量关系6BAIAA6BAIAA6BAIAA结果组织块分化出芽愈伤组织不断生长愈伤组织有生根趋势(1)愈伤组织生长的条件是_。(2)芽的分化条件是_，根的分化条件是_。(3)在植物组织培养中，脱分化可用的激素组合是实验_中的激素含量关系，再分化时可用的激素组合是实验_和实验_中的激素含量关系。整个实验表明，植物的生根、发芽等生命活动是多种激素共同作用的结果。(4)植物组织培养的培养基中，除激素外，还必须含有营养物质，它的成分至少应该含有_、_等。【解析】本题考查植物组织培养中生长素和细胞分裂素使用的有关知识，培养学生利用生物知识分析、解决问题的能力。从表中数据可以看出，只有靠细胞分裂素和生长素的共同作用及适当的比例，才能使组织培养过程顺利进行。培养基中必须具备植物激素、无机物(矿质元素)、有机物等营养物质。【答案】(1)细胞分裂素和生长素含量相等(2)细胞分裂素的含量大于生长素生长素的含量大于细胞分裂素(3)213(4)无机物(矿质元素)有机物20(9分)如图表示菊花的嫩枝的离体培养过程，请回答：菊花的组织培养(1)对菊花来说，要选取生长旺盛的嫩枝来进行组织培养，其原因是_。(2)在植物组织培养中常用的培养基名称为_，从物理性质上来看属于_培养基。培养基中都要加入一定的植物激素，在培养过程中，使用激素的顺序和比例都影响细胞的发育，细胞分裂素/生长素的比值_(填“高”“低”或“相当”)有利于根的分化。(3)两种植物组织培养都需要接种，接种前为确定培养基是否灭菌彻底，检测的方法是_，植物组织培养无菌操作应注意_(两点)。(4)图中的B过程都需要_，因为愈伤组织形成幼小植物后，植物需要叶绿素进行光合作用。【答案】(1)生长旺盛的嫩枝生理状况好或容易诱导脱分化和再分化(2)MS培养基固体低(3)将未接种的培养基放在37 的恒温箱中培养24小时(或放在适宜温度下培养一段时间)后观察是否有菌落出现外植体消毒、在酒精灯旁进行操作、操作者双手消毒等等(答到两点即可)(4)光照21(10分)(2016温州检测)通过植物组织培养技术可以快速繁殖、生产药物及培育无病毒的植物等。据图甲、表乙回答问题：离体的植物器官愈伤组织胚状体植物体组织或细胞图甲植物组织培养过程表乙：植物的花芽分别在含有不同比例的吲哚乙酸和细胞分裂素的培养基中的生长状况A组B组C组D组E组吲哚乙酸03 ppm3 ppm0.03 ppm0细胞分裂素03 ppm0.002 ppm1.0 ppm0.2 ppm花芽生长状况仍是组织切块形成愈伤组织愈伤组织分化出根愈伤组织分化出嫩芽稍生长(1)离体的植物器官、组织或细胞能够被培养成新的植物体的原因是_。(2)用植物组织培养方法诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力的胚状体结构，若包上人造种皮，制成人工种子，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。胚状体来源于离体的植物体细胞，其形成过程中要经过的生理变化大体上是图甲中_和_过程，在此过程中被培养的细胞始终受_的调节(内填序号)。(3)应用植物组织培养技术培养茎尖或根尖组织可获得无病毒植株，其原因是_。(4)从表乙的实验结果可看出：吲哚乙酸和细胞分裂素是实验中的两种重要物质。其中，新芽形成必需的条件是_；而在培养形成完整新个体的过程中，对它们的调控关键是_。【解析】植物组织培养利用细胞全能性的原理，在离体状态下经脱分化和再分化形成胚状体，进一步发育成新植株或被包以人造种皮，制成人工种子。在此过程中细胞分裂素和吲哚乙酸起着调节作用。细胞分裂素高时，诱导丛芽的产生，吲哚乙酸浓度高时，诱导根的产生。对它们的调控关键是适当控制好不同培养期的培养基中细胞分裂素与吲哚乙酸的浓度及二者的比例。【答案】(1)植物细胞具有全能性(2)脱分化再分化植物激素(3)植物的茎尖或根尖很少被病毒感染，甚至无病毒(4)细胞分裂素的浓度大于吲哚乙酸的浓度适当调控好不同培养期的培养基中细胞分裂素与吲哚乙酸的浓度和它们的比例22(10分)设计实验，探究生长素和细胞分裂素用量的比例对植物组织培养的影响。材料用具：略。实验步骤：(1)取4个已灭菌的装有MS培养基的锥形瓶，编号为1、2、3、4。(2)设置对照：1号瓶不添加任何植物激素。_。3号瓶中生长素：细胞分裂素1。_。(3)外植体消毒：略。(4)接种。(5)培养。预期结果及分析：若1号瓶中外植体生根发芽正常，说明_。若2号瓶中愈伤组织不断生长，说明_。若3号瓶中只生根不生芽，说明_。若4号瓶中只生芽不生根，说明_。【解析】本题考查了植物组织培养中生长素和细胞分裂素使用的有关知识，培养学生利用生物知识分析、解决问题的能力。只有靠细胞分裂素和生长素的共同作用及适当的比例，才能使组织培养过程顺利进行。培养基中必须具备植物激素、无机物(矿质元素)、有机物等营养物质。而愈伤组织的特点是细胞排列疏松而无规则，呈无定形状态。设计实验探究生长素和细胞分裂素用量的比例对植物组织培养的影响时，应遵循对照原则及单一变量原则等。【答案】(2)2号瓶中生长素：细胞分裂素14号瓶中生长素：细胞分裂素1(5)预期结果及分析：植物激素对其无影响生长素和细胞分裂素用量的比值等于1时，促进愈伤组织的生长生长素和细胞分裂素用量的比值大于1时，有利于根的分化，抑制芽的形成生长素和细胞分裂素用量的比值小于1时，有利于芽的分化，抑制根的形成