2.1 二 植物细胞工程的应用-【新课程能力培养】2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程同步练习（人教版2019）

练 高中生物选择性必修 3 （人教版） 叙述错误的是 （ ） Ａ. 若 ① 是根尖组织， 则得到的植株的叶 片为绿色 Ｂ. 若 ① 是花粉， 则得到的植株是单倍体 Ｃ. 若提取药物紫杉醇， 可从 ② 阶段提取 Ｄ. ③ 是由薄壁细胞团组成的新生组织 知识点三 植物体细胞杂交技术 ７. 下列关于植物原生质体特点的叙述错误的 是 （ ） Ａ. 容易摄取外来的遗传物质 Ｂ. 有利于进行细胞融合， 形成杂交细胞 Ｃ. 与完整细胞一样具有全能性 Ｄ. 不能再生细胞壁 ８. 制备植物原生质体过程中， 用到的酶是 （ ） Ａ. 胰蛋白酶 Ｂ. 限制性核酸内切酶 Ｃ. 纤维素酶和果胶酶 Ｄ. 肽酶 ９. 在植物细胞工程中， 当人工诱导原生质体 融合后， 还需诱导产生新的细胞壁才算形 成一个完整的杂种细胞， 则参与这一过程 的细胞器有 （ ） Ａ. 叶绿体、 高尔基体 Ｂ. 线粒体、 高尔基体 Ｃ. 叶绿体、 线粒体 Ｄ. 线粒体、 内质网 １０. 如图是通过植物细胞工程技术获得紫 杉醇的途径 ， 下列有关叙述错误的是 （ ） Ａ. 需在无菌和人工控制的条件下进行 Ｂ. 经过程 ① 细胞的形态和结构发生了 变化 Ｃ. 该途径依据的原理是植物细胞具有全 能性 Ｄ. 紫杉醇是紫杉植物体内的一种次级代 谢物 １１. 束顶病毒是香蕉的严重病害之一， 常用 感病植株的茎尖作外植体以获得脱毒苗。 科研人员进行相关实验的结果如下表所 示， 下列叙述错误的是 （ ） Ａ. 获得脱毒苗的过程利用植物细胞具有 全能性的原理 Ｂ. 培养基中常添加生长素、 细胞分裂素 等激素 Ｃ. 结果显示超低温保存茎尖可以提高脱 毒率 Ｄ. 用光学显微镜观察病毒颗粒并检测茎 尖脱毒率 １２. 下列有关植物细胞工程应用的叙述错误 的是 （ ） Ａ. 大多数单倍体植株的细胞中只含有一 二 植物细胞工程的应用 茎尖预 处理 茎尖 数量 / 个 成活茎 尖数 / 个 成活率 /% 脱毒茎 尖数 / 个 脱毒率 /% 未低温 保存 32 30 93.75 8 26.67 超低温 保存 60 33 55.00 20 60.61 18 练 第 2章 细胞工程 套染色体， 因此其不是体细胞诱变育 种和研究遗传突变的理想材料 Ｂ. 在植物组织培养过程中， 由于培养细 胞一直处于不断增殖的状态， 因此它 们容易受到培养条件和诱变因素的影 响而产生突变 Ｃ. 通过微型繁殖可高效快速实现种苗的 大量繁殖， 还可以保持优良品种的遗 传特性 Ｄ. 植物细胞培养是指在离体条件下对单 个植物细胞或细胞团进行培养使其增 殖的技术 一、 不定项选择题 １. 某研究人员设计了下列技术路线， 以期获 得甘蓝和萝卜体细胞杂交植株。 下列说法 错误的是 （ ） Ａ. 细胞融合过程都涉及膜的流动性， 常用 聚乙二醇、 电融合等方法进行促融处理 Ｂ. 原生质体融合成功的标志是细胞核相 融合 Ｃ. 为诱导融合体产生不定芽， 通常应在 培养基中加入两类植物激素， 其中起 主要作用的是生长素 Ｄ. 植物体细胞杂交打破生殖隔离， 实现 远缘杂交育种 ２. 以四倍体 （基因型为 ＡＡａａ ） 植株的花药 为外植体经植物组织培养获得植株的过程 如图所示， 下列相关叙述正确的是 （ ） Ａ. ①②③ 过程均要进行严格的灭菌处理 Ｂ. 秋水仙素作用于细胞分裂前期抑制纺 锤体形成 Ｃ. ②③ 过程培养基中的激素比例不同 Ｄ. 经 ④ 过程形成的植株中纯合子占 １ ／ ３ ３. 下图表示利用植物体细胞杂交技术获得 “番茄—马铃薯” 杂种植株的过程， 相关 说法正确的是 （ ） Ａ. 原生质体表面既有红色荧光又有绿色荧 光说明是融合的番茄—马铃薯原生质体 Ｂ. ①② 过程必须在高渗溶液或等渗溶液 中进行 Ｃ. 若 “番茄—马铃薯 ” 植株为四倍体 ， 则其花粉离体培养得到的植株为二倍体 Ｄ. ③④ 过程中都需要光照条件， 但培养 基中植物激素的比例不同 ４. 科研人员利用甲、 乙两种植物的各自优 势， 通过植物细胞工程技术培育高产、 耐 盐杂种植物的过程中， 相关操作不合理的 是 （ ） Ａ. 利用胰蛋白酶分别处理甲、 乙植物以 获得原生质体 提 升 练 习 甘蓝体细胞 萝卜体细胞 酶处理 原生质体 原生质体 融合 诱导 融合原 生质体 细胞 分裂 X 出芽生根 离体培养 再生植株 选择培养 19 练 高中生物选择性必修 3 （人教版） Ｂ. 利用电激或灭活的病毒诱导甲、 乙原 生质体的融合 Ｃ. 利用秋水仙素诱导组织培养中愈伤组 织细胞壁再生 Ｄ. 将组培苗种在高盐环境中以便筛选中 所需杂种植株将组培苗种在高盐环境 中以便筛选出所需杂种植株 ５. １９５８ 年， 美国科学家斯图尔德用胡萝卜 韧皮部细胞培养出完整的胡萝卜植株。 该 过程需要 （ ） Ａ. 在无菌条件下切取具细胞核的细胞 Ｂ. 用酶解法去掉细胞壁 Ｃ. 适合的光照和温度 Ｄ. 在培养基中加入一定量的营养物质和激素 ６. 下列关于植物体细胞杂交的叙述， 错误的 是 （ ） Ａ. 植物体细胞杂交就是将同种植物的体 细胞融合成杂种细胞 Ｂ. 原生质体间的融合过程本身不需要植 物组织培养技术 Ｃ. 杂种细胞含有两个细胞的遗传物质 ， 所以体细胞杂交属于有性生殖 Ｄ. 植物体细胞杂交后产生的变异属于可 遗传的变异 二、 非选择题 ７. 甜叶菊所含甜菊糖的甜度是蔗糖的 ３００ 倍 左右， 但它的热量却很低， 所以甜菊糖逐 渐成为一些用糖行业的新糖源。 甜叶菊种 子繁殖遗传性状不稳定， 且易得叶斑病。 研究人员利用植物组织培养技术提高甜叶 菊的繁殖效率， 请回答下列问题： （ １ ） 利用植物组织培养技术培育无病毒甜 叶菊， 通常用甜叶菊的 （填 植物部位 ） 进行培养获得脱毒苗 ， 原因是 。 该技术 主要包括 和 过程。 （ ２ ） 若要快速获得与原植株基因型相同的 甜叶菊植株， （填 “能” 或 “不能”） 采用花粉粒作为外植体进行 离体培养。 原因是 。 ８. 植物组织培养技术可以用来繁殖名品花 卉， 某同学利用蓝色月季花来进行培育， 培育过程如图甲所示， 据此回答下列问题： （ １ ） 植物组织培养是在 条件 下， 将离体的植物器官、 组织、 细胞 培养在人工配制的培养基上， 给予适 宜的培养条件， 诱导其经过 （过程 Ａ ） 形成愈伤组织后再经过 （过程 Ｂ ）， 最终形成完整的植株。 （ ２ ） 为了防止其品质退化， 该同学选用完 整植株的 部位进行组织培养 最合适， 选择该位置的原因是 。 （ ３ ） 在培养过程中， 该同学想要了解细胞 分裂素与生长素对促进植物生根还是 生芽的影响设计了如图乙的实验， 由 图乙可知当细胞分裂素浓度大于生长 素浓度时， 诱导 的生长； 当 细胞分裂素浓度小于生长素浓度时， 诱导 的生长。 过程 A 过程 B 20 参考答案与解析 误； 同种植物的不同种类的细胞分化程度不同， 故细胞 全能性表达的程度不同， Ｂ 错误； 植物体的每一个活细 胞都含有该生物生长发育的全套遗传信息， 所以理论上 每一个活细胞都具有发育成完整植株的潜能， Ｃ 正确； 理论上植物细胞都具有全能性， 但能否表达还取决于培 养的条件， 以及离体， 所以不是在任何条件下都能表达 出全能性， Ｄ 错误。 ４. Ｂ 【解析】 根据分析， 植物组织培养的原理是植物 细胞全能性， 即已分化的细胞具有发育成完整个体的潜能。 ５. Ｄ 【解析】 已休眠的种子经过处理使种子尽快萌 发的过程， 体现了细胞分裂和细胞分化的过程， Ａ 错 误； 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体现了细胞分裂和细胞分化， Ｂ 错误； 愈伤组织细胞分化为根与茎的过程体现了细胞分 裂和细胞分化， Ｃ 错误； 植物组织培养中的 “脱分化” 过程是指离体的植物器官、 组织、 细胞经培养产生愈伤 组织的过程， 愈伤组织是指从外植体的内部或切口表面 形成的一团没有分化的组织， 这种组织具有再分化的能 力， Ｄ 正确。 ６. Ｄ 【解析】 若 ① 是根尖细胞， 则培养得到的植株 的叶片的颜色是绿色， 这说明与叶绿体形成有关的基因 表达了， Ａ 正确； 若 ① 是花药， 花药经减数分裂产生， 染色体数目减半， 经组织培养后得到的是单倍体植株， Ｂ 正确； 紫杉醇是细胞代谢产物， 提取该物质可从 ② 愈 伤组织阶段提取， Ｃ 正确； ③ 应为分化后得到的器官或 组织， 最后形成植株， 题中所描述的由薄壁细胞团组成 的新生组织应为 ② 愈伤组织， Ｄ 错误。 ７. Ｄ 【解析】 原生质体可作为遗传操作与生理生化 研究的良好材料， 是由于原生质体容易摄取外来的遗传 物质， Ａ 正确； 由于原生质体没有细胞壁， 所以有利于 进行细胞融合、 体细胞杂交等操作， Ｂ 正确； 原生质体 具有除细胞壁以外的细胞结构， 且含有个体发育的全部 基因， 仍然具有发育成完整生物体的潜能。 所以与完整 细胞一样具有全能性， Ｃ 正确； 原生质体与完整细胞一 样具有全能性， 细胞中相关基因的表达使其仍可产生细 胞壁， 经诱导分化成完整植株， Ｄ 错误。 ８. Ｃ 【解析】 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果 胶， 根据酶的专一性， 用纤维素酶和果胶酶处理植物细 胞可获得原生质体， Ｃ 正确。 ９. Ｂ 【解析】 人工诱导原生质体融合后， 还需诱导 产生新的细胞壁才算形成一个完整的杂种细胞， 而植物 细胞壁的形成需要高尔基体的参与， 同时还需要线粒体 提供能量， Ａ 、 Ｃ 、 Ｄ 错误， Ｂ 正确。 二 植物细胞工程的应用 学习手册 知识梳理 1. （ 1 ） 微型繁殖技术 优良品种 植物组织培养 高效快速 优良品质 （ 2 ） ① 植物顶端分生区附近 ② 切去一定大小的茎 尖进行组织培养， 再生成新植株 2. （ 1 ） ① 全能性 染色体变异 ② 单倍体 人工 诱导染色体加倍 纯合二倍体 优良品种 （ ２ ） ① 增殖 产生突变 ② 脱分化 诱变处理 诱 导分化 ③ 抗病 抗盐 高产 高蛋白 3. （ 1 ） ②a. 组织 器官 b. 小分子 （ 2 ） 单个植物细胞 细胞团 增殖 教材拓展 1. 提示： 染色体数目变异。 2. 秋水仙素， 抑制有丝分裂， 破坏纺锤体， 使染色 体停滞在分裂中期。 练习手册 基础练习 １０. Ｃ 【解析】 该过程需要培养植物细胞和植物组 织， 需要在无菌和人工控制的条件下进行， Ａ 正确； ① 是由外植体脱分化得到愈伤组织的过程， 细胞的形态和 结构发生了变化， Ｂ 正确； 全能性是指细胞发育成个体 的潜能， 该过程中没有发育成个体， 因此没有体现全能 性， Ｃ 错误； 紫杉醇是紫杉植物体内的一种次级代谢 物， 是发育到一定阶段合成的， 对其植物自身无明显功 能， Ｄ 正确。 １１. Ｄ 【解析】 植物组织培养技术的原理是植物细胞 具有全能性， Ａ 正确； 培养过程中生长素和细胞分裂素 的比例促进植物细胞的脱分化和再分化， Ｂ 正确； 由表 可知， 超低温保存后脱毒率远高于未超低温保存， Ｃ 正 确； 光学显微镜无法观察到病毒， Ｄ 错误。 １２. Ａ 【解析】 由于大多数单倍体植株的细胞中只含 有一套染色体， 染色体加倍后得到的植株的隐性性状容 13 高中生物选择性必修 3 （人教版） 易显现， 因此它是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变 的理想材料， Ａ 错误； 在植物组织培养过程中， 由于培 养细胞一直处于不断增殖 （有丝分裂） 的状态， 因此它 们容易受到培养条件和诱变因素的影响而产生突变， 所 以常利用突变体培育新品种， Ｂ 正确； 利用植物组织培 养技术不仅可以保持优良品种的遗传特性， 还可以高效 快速地实现种苗的大量繁殖， 因此人们形象地把用于快 速繁殖优良品种的植物组织培养技术叫作植物的微型繁 殖技术， 也叫快速繁殖技术， Ｃ 正确； 植物细胞培养是 指在离体条件下， 对单个植物细胞或细胞团进行培养使 其增殖的技术， Ｄ 正确。 提升练习 １. ＢＣ 【解析】 细胞融合的原理是膜的流动性， 促 进膜融合的方法有聚乙二醇、 电融合等， Ａ 正确； 原生 质体融合成功的标志是新的细胞壁的生成， Ｂ 错误； 植 物组织培养过程中当生长素和细胞分裂素的比值低时， 有利于芽的形成， 所以起主要作用的是细胞分裂素， Ｃ 错误； 植物体细胞杂交可以打破生殖隔离， 实现远缘杂 交育种， Ｄ 正确。 ２. ＢＣＤ 【解析】 由分析可知， ① 是外植体消毒， ② 是脱分化， ③ 是再分化， 其中 ②③ 过程要进行严格的灭 菌处理， 防止杂菌污染， Ａ 错误； 秋水仙素作用于细胞 分裂前期抑制纺锤体形成， 使染色体数目加倍 ， Ｂ 正 确； 由分析可知， ② 是脱分化， ③ 是再分化， ②③ 过程 培养基中的激素比例不同， Ｃ 正确； 基因型为 ＡＡａａ 的 四倍体， 会产生 ＡＡ 、 ａａ 、 Ａａ 三种配子， 其比例为 ＡＡ ∶ Ａａ ∶ ａａ＝１ ∶ ４ ∶ １ ， 故经 ④ 过程形成的植株中纯合子占 １/３ ， Ｄ 正确。 ３. ＡＢ 【解析】 原生质体表面既有红色荧光又有绿 色荧光说明是融合的 “番茄—马铃薯” 原生质体， 该过 程依赖细胞膜的流动性， Ａ 正确； ①② 过程必须在高渗 溶液或等渗溶液中进行， 这样可以避免原生质体在酶解 过程中受到损伤， Ｂ 正确； 即使 “番茄—马铃薯” 植株 为四倍体 ， 其花粉离体培养得到的植株也为单倍体 ， 因为单倍体是由配子发育成的个体， Ｃ 错误 ； ③ 为脱 分化过程， 该过程中培养基中的生长素和细胞分裂素 比例相当， 而 ④ 过程为再分化过程， 在诱导生根时生 长素的比例较高， 诱导生芽时细胞分裂素的比例较高， ③ 过程不需要光照条件， ④ 过程中诱导芽生成时需要光 照， Ｄ 错误。 ４. ＡＢＣ 【解析】 由于植物细胞壁的成分主要是纤维 素和果胶， 根据酶的专一性特点， 应利用纤维素酶和果 胶酶处理甲、 乙植物以获得原生质体， Ａ 错误； 灭活的 病毒是诱导动物细胞融合的特有方法， 不能用于诱导植 物原生质体的融合， Ｂ 错误； 秋水仙素可以抑制纺锤体 的形成从而诱导植物染色体数目加倍， 不能用于诱导愈 伤组织细胞壁的再生， Ｃ 错误； 因本操作的目的是培育 高产、 耐盐杂种植物， 故将组培苗种在高盐环境中以便 筛选出所需杂种植株， 属于个体生物学水平的检测， Ｄ 正确。 ５. ＡＣＤ 【解析】 在无菌条件下切取具细胞核的细 胞， 目的是避免杂菌在上面迅速生长消耗营养， 且有些 杂菌会危害培养物的生长， Ａ 正确； 植物体细胞杂交才 需要用酶解法去掉细胞壁， 胡萝卜韧皮部细胞培养不需 要， Ｂ 错误； 温度能影响酶的活性， 另外诱导愈伤组织 应该避光培养， 再分化过程中需要光照， Ｃ 正确； 在培 养液中需要加入一定的营养 （无机、 有机成分） 和植物 激素 （生长素和细胞分裂素）， Ｄ 正确。 ６. ＡＣ 【解析】 植物体细胞杂交就是将不同来源的 植物体细胞在一定条件下融合成杂种细胞， 并把杂种细 胞培育成新的植物体的技术， Ａ 错误； 可通过物理法或 化学法诱导原生质体融合， 该过程不需要植物组织培养 技术， Ｂ 正确； 植物体细胞杂交没有经过两性生殖细胞 的结合， 属于无性生殖， Ｃ 错误； 植物体细胞杂交后发 生染色体数目的变化， 该变异属于可遗传的变异 ， Ｄ 正确。 ７. （ １ ） 茎尖 （或芽尖） 茎尖无病毒或病毒极少 脱分化 再分化 （ ２ ） 不能 花粉粒是通过减数分裂产生的， 其基因 型与原植株体细胞不同 【解析】 （ １ ） 脱毒苗获取可以利用植物组织培养技 术， 由于茎尖、 芽尖是刚刚分裂产生的， 无病毒或病毒 极少， 因而可以作为外植体进行培养。 经过脱分化形成 愈伤组织， 再分化形成丛状苗或胚状体， 继续培养形成 脱毒苗。 （ ２ ） 无性繁殖可以快速获得与原植株基因型相同的 植株， 常用的方法是植物组织培养。 若采用花药离体培 养， 则会因为花粉是减数分裂产生的， 遗传物质减半， 14 参考答案与解析 所以得到的植株与原植株基因型不同。 ８. （ １ ） 无菌和人工控制 脱分化 再分化 （ ２ ） 茎尖 芽尖病毒少或基本不带病毒 （ ３ ） 芽 根 【解析】 （ １ ） 植物组织培养的主要原理是植物细胞 具有全能性， 具体过程是在无菌和人工控制条件下， 将 离体的植物器官、 组织、 细胞培养在人工配制的培养基 上， 给予适宜的条件， 诱导其组织经过脱分化产生愈伤 组织， 再经过再分化最终形成完整的植株。 （ ２ ） 植物组织培养能够用于培育脱毒苗， 常选用植 株的茎尖、 芽尖等分生区细胞， 因为这些部位病毒少或 基本不带病毒， 能保证植株的品质。 （ ３ ） 细胞分裂素与生长素的比例高时， 诱导芽的生 成； 细胞分裂素与生长素的比例大致相等时， 愈伤组织 继续生长而不分化； 细胞分裂素与生长素的比例低时， 会趋于生根。 第 2节 动物细胞工程 一 动物细胞培养 学习手册 知识点一 动物细胞培养的条件 知识梳理 1. 单个 生长 增殖 2. 液体 培养液 种类 所需量 血清 糖类、 氨 基酸、 无机盐、 维生素 灭菌 细胞代谢物积累对细胞 自身造成危害 36.5±0.5 ℃ 7.2～7.4 空气 CO 2 教材拓展 1. 提示： 血清中含有尚未全部研究清楚的细胞所需 的营养物质。 2. 提示： 对培养液和所有培养用具进行灭菌处理； 在无菌环境下进行操作； 还需要定期更换培养液 3. 提示： 维持细胞正常的形态和功能。 4. 提示： CO 2 的主要作用是维持培养液的 pH 。 要点精析 等于 知识点二 动物细胞培养的过程 知识梳理 1. （ 1 ） 胰蛋白酶 胶原蛋白酶 （ 2 ） 密度 有害代谢物 接触抑制 2. （ 1 ） 离心法 胰蛋白酶等 教材拓展 提示： 分散细胞及解除接触抑制。 知识点三 干细胞培养及其应用 知识梳理 1. ES （ 1 ） 早期胚胎 （ 2 ） 任何一种类型 组织 器官甚至个体 2. （ 1 ） 成体 （ 2 ） 造血干细胞 神经干细胞 精原干细胞 3. （ 1 ） 胚胎干 （ 2 ） 成纤维 T 细胞 B 细胞 （ 3 ） 免疫排斥 练习手册 基础练习 １. Ｄ 【解析】 在动物细胞培养过程中， 细胞通常贴 壁生长， 当贴壁细胞分裂生长到细胞表面相互接触时， 细胞会停止分裂增殖， 这种现象称为细胞的接触性抑 制， 此时瓶壁上形成的细胞层数是一层， Ａ 、 Ｃ 正确； 动物细胞培养的基础是动物细胞增殖， 即进行有丝分 裂， Ｂ 正确； 随着细胞传代次数的增多 ， 绝大部分细 胞分裂停止， 进而出现衰老甚至死亡的细胞， 但极少 数细胞可以连续增殖， 其中有的遗传物质会发生改变， Ｄ 错误。 ２. Ｃ 【解析】 酶具有专一性， 动物组织细胞间的胶 原纤维实质为蛋白质， 处理要用胰蛋白酶， 不能用纤 维素酶， Ａ 错误； 通过选择法或克隆形成法从原代培 养物或细胞系中获得具有特殊性质或标志物的培养物 称为细胞株， 细胞株是具有特殊性质的细胞系 ， Ｂ 错 误； 连续细胞系是指发生了转化的细胞系， 有的获得 了不死性 （癌变）， 但保留接触抑制现象， 大多数具有 异倍体核型， Ｃ 正确； 动物胚胎或者幼龄动物组织经 机械消化后形成单细胞悬液进行原代培养 ， 贴壁的 原代细胞可以分装到多个卡式瓶中进行传代培养 ， Ｄ 错误。 ３. Ｂ 【解析】 在体外培养细胞时， 必须保证环境是 无菌、 无毒的， 即要对培养液和所有培养用具进行灭菌 和在无菌环境下进行， Ａ 正确； ＣＯ ２ 作用是维持培养液 15