高中生物 课时分层作业6 植物细胞工程的实际应用(含解析)新人教版选修3

课时分层作业(六)

(建议用时：35分钟)

[基础达标练]

1．下列属于植物的微型繁殖技术的是( )

A．兰花的芽尖组织培育成兰花幼苗

B．水稻种子萌发并生长新个体

C．扦插的葡萄枝条长成新个体

D．柳树芽发育成枝条

A[微型繁殖技术是快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，也叫快速繁殖技术。水稻种子萌发并长成新个体、柳树芽发育成枝条均属于个体发育；扦插的葡萄枝条长成新个体属于无性繁殖中的营养繁殖。]

2．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

B[茎段扦插、幼芽嫁接、幼叶与茎尖等部位的组织培养的方法可以快速繁殖种苗，且能保持亲本的优良性状；采用花粉粒离体培养可获得单倍体幼苗，其性状可能与亲本不同。] 3．下列属于植物细胞工程实际应用的是( )

①制备水稻的人工种子②培育抗盐碱的烟草③培育抗虫棉④培育单育1号烟草

⑤生产四倍体草莓

⑥从野生人参细胞内提取人参皂甙干粉⑦培育无子西瓜⑧生产脱毒马铃薯⑨工厂化生产紫杉醇

A．①②③⑤⑧⑨B．①②④⑧⑨

C．①②③④⑧⑨ D．①②③④⑤⑥⑦⑧⑨

C[植物细胞工程的核心技术是植物组织培养，其在生产上的每一项实际应用利用的都是植物组织培养技术。所以，只要分析这几个实例有没有涉及植物组织培养技术即可。①利用的是组织培养中的胚状体；②指的是组织培养中的愈伤组织细胞经诱变后发育成的突变体；

③虽然是转基因技术，但也用到植物组织培养技术；④指的是单倍体育种；⑤⑦均属于多倍体育种，不涉及组织培养；⑥不涉及植物组织培养；⑧是利用组织培养生产脱毒苗；⑨是细胞产物的工厂化生产，涉及植物组织培养。]

4．下列关于人工种子的叙述，不科学的是( )

A．制作人工种皮的材料有海藻酸钠、明胶、淀粉等

B．利用天然种子进行繁殖属于有性生殖，所以利用人工种子繁殖也属于有性生殖

C．在人工胚乳中可加入菌肥、农药等，所以人工种子萌发率比自然种子萌发率高

D．人工种子的胚状体是经植物组织培养形成的

B[植物天然种子是通过有性生殖得到的，所以利用天然种子进行繁殖属于有性生殖，而人工种子是利用植物组织培养得到的。如果是利用植物的体细胞进行植物组织培养得到的人工种子，则利用该人工种子繁殖属于无性生殖；如果是利用花粉进行植物组织培养得到的人工种子，则利用该人工种子繁殖属于有性生殖。]

5．右图所示是人工种子的结构简图，对其叙述不正确的是( )

A．人工种子的胚乳中含有胚状体发育所需要的营养物质，还可以添加农药和植物激素B．人工种子胚状体还未分化出胚芽、胚轴和胚根等结构

C．人工种子可以工业化生产，播种了人工种子可节省大量粮食

D．人工种子克服了某些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题

B[解答本题需要明确人工种子的概念。所谓人工种子，就是以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽或腋芽等为材料，经人工薄膜包装得到的种子。人工种子在适宜的条件下同样能够萌发长成幼苗，可见，人工种子的胚状体已经分化出胚芽、胚轴、胚根等结构。] 6．下列关于细胞产物的工厂化生产的叙述，错误的是( )

A．细胞产物的工厂化生产是植物细胞工程的重要用途之一

B．培养过程中需要脱分化形成愈伤组织，然后悬浮培养愈伤组织细胞

C．培养的细胞收集后一般要破碎提取有效成分

D．培养的愈伤组织需要经过再分化产生特定的组织细胞后才能产生特定的细胞产物

D[细胞产物的工厂化生产是植物细胞工程的重要用途之一，A正确；培养过程中需要脱

分化形成愈伤组织，然后悬浮培养愈伤组织细胞，B正确；培养的细胞收集后一般要破碎提取有效成分，C正确；培养的愈伤组织不需要再分化就能产生特定的细胞产物，D错误。] 7．在下列各种育种方法中，与组织培养技术无关的是( )

A．利用花药离体培养得到单倍体植株

B．用秋水仙素处理二倍体植物幼苗，获得四倍体植株

C．培育人工种子

D．通过植物体细胞杂交培育“番茄—马铃薯”杂种植株

B[花药离体培养得到单倍体植株需要将花药进行组织培养，利用了植物(生殖)细胞的全能性。用秋水仙素处理二倍体植物幼苗时，一般直接处理幼苗的芽，不需要进行组织培养，此方法为多倍体育种。人工种子和通过植物体细胞杂交获得的杂种植株的培育都需要进行组织培养。]

8．下列关于植物组织培养应用的说法，错误的是( )

A．脱毒苗、人工种子的制备都运用了植物组织培养技术

B．采用茎尖、根尖等组织经培养得到的脱毒植物可提高产量和品质

C．运用组织培养得到人参、紫草等植株，然后从它们的细胞中提取细胞产物

D．组织培养过程中经人工诱变等可得到有用突变体，如抗除草剂的白三叶草等已用于生产

C[运用组织培养技术大量生产人参皂甙干粉、紫草素等药物，利用了细胞产物的工厂化生产，并未培养出完整的植株，而是将离体组织、器官培养到愈伤组织阶段，利用细胞的分裂增殖，获得大量的细胞产物。]

9．下列有关植物细胞工程应用的叙述，不正确的是( )

A．利用组织培养技术培育脱毒苗，获得抗病毒的新品种

B．利用组织培养技术获得人工种子，能保持亲本的优良性状

C．利用细胞培养技术获得紫草素，实现了细胞产物的工厂化生产

D．利用植物体细胞杂交技术获得“萝卜—甘蓝”，克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍A[利用植物组织培养技术可以得到无病毒植株，但无病毒植株不一定具有抗病毒的能力；在植物组织培养过程中，在根芽阶段可对胚状体进行包装制备人工种子，该技术为无性繁殖，可保留母本的一切优良性状；在植物组织培养的愈伤组织阶段可得到大量的细胞，细胞代谢可以产生大量的细胞产物。]

10．植物组织培养是克隆植物的一种方法，过程如下图所示，请回答相应的问题。

(1)为了获得脱毒植株，外植体往往取自植物的花芽、叶芽等处的分生组织，其原因是_________________________________。

(2)培养皿中的培养基除添加营养物质外，还需要添加植物激素，其目的是诱导外植体__________________________________。

(3)在生产实践中为获得大量的细胞产物(如紫杉醇)，可将①________放入液体培养基中经机械作用分散成单个细胞，制备成细胞悬浮液，再经过__________________________即可获得大量细胞。

(4)组织培养过程需要植物生长和繁殖的最适条件，否则在光学显微镜下可能观察到发生________________异常，进而使植物出现遗传不稳定甚至不育的现象。

(5)植物组织培养技术不仅应用于花卉、果树的快速、大量繁殖以及脱毒植株的获取，还广泛用于____________、___________、____________等育种过程中。

[解析](1)植物分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，因此对分生组织进行植物组织培养可获得脱毒植株。

(2)植物组织培养过程中，培养基中添加植物激素能诱导细胞脱分化和再分化。

(3)紫杉醇是愈伤组织细胞产生的。

(4)光学显微镜下能观察到的变异为染色体结构与数目的异常。

(5)植物体细胞杂交育种、单倍体育种和基因工程育种中都利用了植物组织培养技术。

[答案](1)这些部位很少受到病毒等病原体的侵害

(2)脱分化和再分化(3)愈伤组织细胞分裂

(4)染色体结构与数目(5)植物体细胞杂交育种基因工程育种单倍体育种

[能力提升练]

11．如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，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

C[①过程所取茎尖中的叶原基具有较高的分裂、分化能力，A正确；②过程的作用可能是阻碍病毒等进入茎尖分生组织，B正确；③④过程中基因的选择性表达导致了细胞再分化，C错误；培养基A、B中生长素和细胞分裂素的含量和比例不同，D正确。] 12．如图为利用体细胞诱变育种技术获得抗除草剂白三叶草新品种的过程。下列叙述不正确的是( )

A．该育种过程依据的原理有基因突变和植物细胞具有全能性

B．过程①②培养基中，不同植物生长调节剂的浓度比例不同

C．白三叶草愈伤组织和胚状体的细胞中DNA和RNA种类相同

D．过程③通常采用的筛选方法是向白三叶草幼苗喷洒除草剂

C[当生长素含量高于细胞分裂素时，主要诱导植物组织脱分化和根原基的形成，而当细胞分裂素的含量高于生长素时，则主要诱导植物组织再分化和芽原基的形成；白三叶草愈伤组织和胚状体的细胞中DNA种类相同，但因为基因的选择性表达，RNA和蛋白质的种类是有差异的。]

13．细胞工程是一门新兴的生物工程技术，其在动植物的育种、药物提取、药物生产等

领域的应用十分广泛。利用所学知识回答下列与细胞工程相关的问题。

(1)采用植物细胞工程育种的方法如下：

①甲、乙原生质体经诱导后融合完成的标志是______________。以胚状体为材料，经过人工薄膜包装得到的人工种子，在适宜条件下同样能够萌发成幼苗，与天然种子的培育相比，人工种子的培育具有哪些显著的优点？_________________(至少答出两点)。

②采用植物组织培养技术培养杂种细胞可以培育成杂种植株，该技术的核心步骤是________和________。

(2)已知西湖龙井含有的茶碱是植物细胞的代谢产物，具有提神、抗衰老的功效，可用植物组织培养来实现茶碱的工厂化生产。

①若利用植株组织培养技术，可将龙井茶的器官、组织或细胞培养到________阶段，然后从液泡中提取茶碱。

②利用植物组织培养技术培养的龙井茶不仅可以保持优良品种的________，还可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖。如果想获得脱毒的龙井茶苗，可以切取一定大小的________等进行组织培养。

[解析](1)①以胚状体为材料，经过人工薄膜包装得到的人工种子，在适宜条件下同样能够萌发成幼苗，与天然种子相比，人工种子具有的优点有生产不受季节、气候和地域的限制；后代一般不会出现性状分离；能保持优良品种的遗传特性；方便贮存和运输；节约土地；节约粮食等。②甲、乙原生质体经诱导后融合完成的标志是形成新的细胞壁。植物组织培养技术包括脱分化和再分化两个核心步骤。(2)①采用植物组织培养技术，可将龙井茶的器官、组织或细胞培养到愈伤组织阶段(愈伤组织细胞呈高度液泡化)，然后从愈伤组织细胞液泡中提取茶碱。②茎尖、根尖和芽尖等分生区部位含有极少量的病毒或不含病毒，因此若想获得脱毒的龙井茶苗，可以切取一定大小的茎尖(根尖或芽尖也可)等进行组织培养。

[答案](1)①新细胞壁的形成生产不受季节、气候和地域的限制；后代一般不会出现性状分离；能保持优良品种的遗传特性；方便贮存和运输等(答案合理即可) ②脱分化再分化(2)①愈伤组织②遗传特性茎尖(或根尖)

14．白藜芦醇是一种天然的抗氧化剂，可降低血液黏稠度，抑制血小板凝结和血管舒张，保持血液畅通，可预防癌症的发生及发展，具有抗动脉粥样硬化和冠心病的作用及对缺血性心脏病、高血脂的防治作用。抑制肿瘤的作用还具有雌激素样作用，可用于治疗乳腺癌等疾病。下图表示利用葡萄组织培养的方法生产白藜芦醇的过程。请分析作答：

(1)植物组织培养是在无菌和人工控制条件下，将________的植物体器官、组织、细胞，在人工配制的培养基上培养成完整植株，利用的原理是__________________。

(2)其中①称为________，①和②过程需要的培养基的激素含量________(填“相同”或“不同”)。

(3)利用细胞产物工厂化生产技术提取白藜芦醇需要将外植体培养至________，原因是此阶段的细胞分裂能力强，但白藜芦醇的产量一般较低，可以用________处理愈伤组织，再筛选产量提高的细胞进一步培养。将白藜芦醇的________转入水稻、小麦、大豆等重要粮食作物和经济作物中，可提高农作物的营养价值和品质。

[解析](1)植物组织培养需要使用离体的植物器官、组织、细胞，原理是植物细胞的全能性。(2)①是脱分化形成愈伤组织，②是再分化形成丛芽或根，①②过程的激素种类相同、含量不同。(3)愈伤组织细胞分裂能力强。可用射线等处理愈伤组织，使其发生基因突变而获得高产细胞，或利用基因工程使细胞提高产量。

[答案](1)离体植物细胞的全能性(2)脱分化不同(3)愈伤组织射线(或其他诱变方法) 基因

15．我国植物学家将名贵兰花的茎尖细胞放在培养基中进行培养，最终发育成完整的新植株。下图是细胞培养形成兰花植株示意图，请据图分析并回答问题。

(1)过程③和过程④分别表示________和________。

(2)在培养过程中，除了提供水分、无机盐、糖类、维生素及氨基酸外，还需要在培养基中加入________。同时，在培养过程中，除必需的温度、光照和氧气等外界条件外，成功的另一个关键是操作过程必须保证__________________。

(3)从育种的角度看，植物组织培养与有性生殖相比，优势主要有(列举2条)：

_______________________________________________________

_____________________________________________________。

(4)在植物组织培养的过程中，可以对________进行化学或物理的诱变处理，促使其发生突变，再通过诱导分化形成植株，从中选育出优良品种。这种作物新品种的培育方法属于_____________________________________________________。

(5)若将兰花的茎尖细胞换成兰花的花粉粒经组织培养形成植株，这种育种方法称为________________，其优点是

_______________________________________________________

_______________________________________________________

_____________________________________________________。

[解析]该题主要考查了植物组织培养的过程、单倍体育种和突变体的利用。

(1)过程③为脱分化，过程④为再分化，其中在④过程中既有细胞分裂，又有细胞分化。

(2)在植物组织培养过程中，不论是脱分化还是再分化，都需要植物激素刺激，并且要求操作过程必须保证无菌。

(3)植物组织培养的实质是一种无性繁殖，与有性生殖相比，具有保持亲本的优良品质、培养周期短、繁殖效率高、能培育无病毒植株等优点。

(4)突变体利用的操作对象是愈伤组织，但是该种方法具有很大的盲目性。

(5)单倍体育种的优点表现在缩短育种年限、后代不发生性状分离等。

[答案](1)脱分化再分化

(2)植物激素(或植物激素类似物) 无菌

(3)能保持亲本的优良性状；培养周期短，繁殖效率高；能培育无病毒植株

(4)愈伤组织突变体的利用

(5)单倍体育种缩短育种年限，培育的品种一定是纯种