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第1节植物细胞工程课时过关能力提升一、基础巩固1.某同学在进行植物组织培养过程中,发现愈伤组织只分裂而不分化出芽和根,最可能的原因是()A.未见阳光B.培养时间不够C.培养基营养物质过多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,取决于培养基中生长素和细胞分裂素的比例。当生长素与细胞分裂素的比值高时,有利于根的分化,抑制芽的形成;比例适中时,愈伤组织只生长不分化;比值低时,有利于芽的分化,抑制根的形成。答案:D2.下列有关小麦种胚的组织培养的实验的叙述,错误的是()A.利用了细胞全能性的原理B.在特定的营养和激素条件下,小麦的种胚脱分化形成愈伤组织,继续培养就会经再分化生成幼苗,进而发育成完整的小麦植株C.在实验过程中对培养基、所用器皿进行严格灭菌,对实验材料进行消毒处理D.培养成幼苗后,就进行炼苗处理,在炼苗过程中在培养瓶中加入少量的水防止生霉解析:在特定的营养和激素条件下,小麦的种胚可以脱分化形成愈伤组织,把愈伤组织转移到再分化培养基上才可以再分化生成幼苗。答案:B3.下面关于植物细胞工程的叙述,正确的是()不同种植物叶肉细胞融合时,应先去掉细胞膜叶肉细胞脱分化后,可形成无定形状态的薄壁细胞叶肉细胞经过再分化过程,可形成愈伤组织叶肉细胞离体培养时,可以表现出细胞全能性A.B.C.D.解析:植物细胞融合时应先去掉细胞壁;叶肉细胞经脱分化可形成愈伤组织,故错。答案:B4.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,有驱蚊作用的香茅醛会随着天竺葵的蒸腾作用散发到空气中,达到驱蚊的效果。下面有关该驱蚊香草的培育过程的叙述,不正确的是()A.原生质体的融合常用聚乙二醇作为诱导剂B.形成的愈伤组织的代谢类型是自养需氧型C.杂种细胞生长发育成杂种植株,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解析:植物体细胞杂交过程中,诱导原生质体融合常用的诱导剂是聚乙二醇。杂种细胞生长发育成杂种植株,要通过有丝分裂、脱分化和再分化。该技术为植物体细胞杂交技术,它克服了远缘杂交不亲和的障碍。杂种细胞经组织培养形成的愈伤组织,自身不含叶绿素,无法进行光合作用,其所需的营养物质来自培养基,代谢类型是异养需氧型。答案:B5.将一粒花粉粒培养成幼苗,将其茎尖用秋水仙素处理,长大后该植株正常开花结果,该植株的下列细胞中,与其他细胞染色体数目不相同的是()A.根细胞B.叶细胞C.茎细胞D.子房壁细胞解析:茎尖用秋水仙素处理后染色体数目加倍,由茎尖发育成的细胞(叶、茎、子房壁细胞)染色体数目都加倍,而根细胞染色体数目和原来相同。答案:A6.下列关于脱毒马铃薯培育的说法,不正确的是()A.应该选用马铃薯根部成熟区的细胞进行组织培养B.应该选取马铃薯根尖分生区细胞或茎尖进行组织培养C.培育脱毒马铃薯的过程体现了植物细胞的全能性D.脱毒马铃薯比未经脱毒的马铃薯品质好、产量高答案:A二、能力提升7.用植物细胞培养技术可以在生物反应器中通过培养紫草细胞生产紫草素,下图记录了生物反应器中紫草细胞产量、紫草素产量随培养时间的变化。下列说法错误的是()A.在生产前,需先加入紫草细胞作为反应器中的“种子”,这些“种子”是紫草叶肉细胞经过脱分化和再分化而获得的B.从图中可以看出反应器中紫草细胞的生长呈现“S”型增长C.从图中可以看出反应器中影响紫草素产量的因素是细胞数量和细胞所处的生长期D.在培养过程中,要不断通入无菌空气并进行搅拌的目的是保证氧气供应充足,并使细胞与培养液充分接触解析:在生产紫草素前,需先加入紫草细胞作为反应器中的“种子”,这些“种子”是紫草叶肉细胞经过脱分化形成的愈伤组织。答案:A8.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外植体细胞必须有完整的细胞核,如成熟的筛管细胞无细胞核,不能进行组织培养。答案:A9.芥酸会降低菜籽油的品质。油菜由两对独立遗传的等位基因(H和h,G和g)控制菜籽的芥酸含量,下页左上图是获得低芥酸油菜新品种(HHGG)的技术路线。已知油菜单个花药由花药壁(2n)及大量花粉(n)等组分组成,这些组分的细胞都具有全能性。据图分析,下列叙述错误的是()A.两过程均需要植物激素来诱导细胞脱分化B.与过程相比,过程可能会产生二倍体再生植株C.图中三种途径中,利用花粉培养筛选低芥酸植株(HHGG)的效率最高D.F1减数分裂时,H基因所在染色体会与G基因所在染色体发生联会解析:两过程是脱分化过程,培养基中需要加入生长素和细胞分裂素来诱导细胞脱分化,A项正确。过程是利用植物花药离体培养获得植株的过程,其中花药壁细胞属于正常的二倍体体细胞,由其获得的植株为二倍体正常植株,过程是利用花粉离体培养获得植株的过程,花粉细胞只有一个染色体组,由其培养获得的植株为单倍体植株,B项正确。图中的三种途径中,利用花粉培养获得的植株只有四种品种,比例为1111,且染色体加倍后得到的植株都是纯合子,易筛选出所需品种,C项正确。H、h和G、g是两对独立遗传的等位基因,故两者位于非同源染色体上,在减数分裂时,H和G基因所在的染色体不会发生联会,D项错误。答案:D10.叶肉细胞原生质体的分离和培养的主要过程可以用下面的图解简单表示,根据图解完成下列问题。(1)图解中“酶解”所用的酶应该包括和。(2)原生质体由、三部分组成。(3)在培养基的成分中,除了各种营养成分外,还必须含有、才能诱导获得愈伤组织。(4)获得原生质体后,需要对其活力进行检查,下列最适合的实验是。A.观察原生质体的结构是否完整B.观察细胞质流动C.观察细胞的有丝分裂D.观察叶绿体数目的多少(5)一般在培养基上培养2448 h后,大部分原生质体已再生出细胞壁,可以取样,利用25%蔗糖溶液以及其他用具,通过实验来鉴别细胞是否已经再生出细胞壁。解析:对植物细胞酶解的目的是除去细胞壁,植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,因此酶解所需的酶是纤维素酶和果胶酶。原生质体包括细胞膜、细胞质和细胞核三部分。植物组织培养的培养基中必须含有合适比例的生长素和细胞分裂素才能诱导原生质体形成愈伤组织。活细胞的细胞质具有流动性,因此要对原生质体的活力进行检查,检查细胞质流动最适合。植物细胞有无细胞壁再生,可以通过植物细胞质壁分离和复原的实验来验证。答案:(1)纤维素酶果胶酶(2)细胞膜细胞质细胞核(3)生长素细胞分裂素(4)B(5)植物细胞的质壁分离和复原三、综合应用11.野生马铃薯品种的植株具有较强的抗病、抗虫、抗盐碱、抗寒能力,但块茎不能食用。科学家用野生马铃薯与马铃薯的体细胞进行杂交,培育出了生活能力强的杂交系马铃薯。据图分析回答下列问题。(1)过程需要用聚乙二醇(PEG),其目的是。(2)请用文字和箭头表示出技术过程的实验流程:。由此过程可以看出分化的植物细胞能形成完整的植株,这是的表现。(3)植物体细胞杂交技术的优点是。解析:诱导细胞融合可用聚乙二醇。表示植物组织培养的过程。分化的植物细胞能形成完整植株,是植物细胞全能性的表现。植物体细胞杂交技术的优点是克服了远缘杂交不亲和的障碍。答案:(1)诱导原生质体融合(2)杂交细胞愈伤组织胚状体幼苗植物细胞全能性(3)克服了远缘杂交不亲和的障碍12.为了获得植物次生代谢产物,可先用植物外植体获得愈伤组织,然后在液体培养基中悬浮培养。请回答下列问题。(1)外植体经诱导后形成愈伤组织的过程称为。(2)在愈伤组织悬浮培养时,细胞干重、蔗糖浓度和pH的变化如下页左上图所示。细胞干重在12 d后下降的原因有;培养液中蔗糖的作用是、。(3)多倍体愈伤组织细胞产生的次生代谢产物量常高于二倍体。二倍体愈伤组织细胞经处理,会产生染色体加倍的细胞。为检测愈伤组织细胞染色体数目,压片前常用纤维素酶和酶解离愈伤组织。若愈伤组织细胞(2n)经诱导处理后,观察到染色体数为8n的细胞,合理的解释是、。(4)为了更好地获得次生代谢产物,生产中采用植物细胞的固定化技术,其原理与酵母菌细胞固定化类似。下列说法正确的有(填序号)。选取旺盛生长的愈伤组织细胞包埋必须在光照条件下培养培养过程中需通空气固定化后植物细胞生长会变慢解析:(1)由外植体形成愈伤组织的过程,叫做脱分化。(2)由曲线很容易看出随着培养的进行,蔗糖浓度下降,pH下降,影响了酶的活性,细胞的代谢速度也随之降低,所以细胞干重下降。培养基中蔗糖作为碳源,为细胞提供能量,另外,蔗糖还能调节培养液的渗透压。(3)诱导染色体加倍,常用的方法是用秋水仙素(低温)处理植物的组织或细胞,这样细胞中染色体数目就会加倍。(4)为更好地获得次生代谢产物,应选取生长旺盛、代谢快的愈伤组织细胞进行包埋。愈伤组织的培养要严格避光,因为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。为了保证愈伤组织进行有氧呼吸,应通气培养。愈伤组织包埋以后,与外界物质交换过程受到影响,所以生长会变慢。答案:(1)脱分化(2)蔗糖浓度下降,pH降低作为碳源,提供能量调节渗透压(3)秋水仙素(低温)果胶经加倍到4n的细胞处于有丝分裂后期经加倍到8n的细胞处于有丝分裂中期(4)
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