第2章第1节（第2课时）植物细胞工程的应用-【举一反三】2024-2025学年高二生物下学期同步教学讲义（人教版2019选择性必修3）

第1节　第2课时　植物细胞工程的应用 【题型1 植物繁殖的新途径】 【题型2 作物新品种的培育】 【题型3 细胞产物的工厂化生产】 【题型1 植物繁殖的新途径】 【紧扣教材】 植物繁殖的新途径 途径 快速繁殖 作物脱毒 取材部位 基本无限制 分生区附近 优势 保持优良品种的遗传特性;高效、快速地实现种苗的大量繁殖 提高作物产量和品质 应用 兰花、甘蔗、桉树、铁皮石斛等 马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝、香蕉等 【题型突破】 【例1】 樱桃中的槲皮素等酚类化合物有抗氧化活性。科研人员用组织培养技术繁育樱桃优良品种，满足人们食用和药用的需要。下列叙述错误的是（　　） A．可用茎尖通过组织培养获得脱毒幼苗 B．外植体在培养基上经过脱分化形成胚状体 C．试管苗经炼苗后再移栽到珍珠岩等环境中 D．可利用植物细胞培养工厂化生产槲皮素 【变式1-1】 下图为利用植物细胞培养生产药用次生代谢物的流程图，下列相关叙述错误的是（    ） A．外植体经体积分数为70%的酒精消毒30s后需用自来水洗去酒精 B．①过程需在避光条件下，在固体培养基中添加植物激素诱导脱分化 C．②过程可在液体培养基中添加果胶酶等处理愈伤组织获得单个细胞 D．③过程植物细胞通过有丝分裂增殖，无需产生完整植株 【变式1-2】 下列关于植物细胞工程及其应用的叙述，正确的是（    ） A．生产中培育香蕉脱毒苗常用的方法是进行远缘植物体细胞杂交 B．植物细胞培养技术的原理是植物细胞的全能性 C．生长素和细胞分裂素的浓度和比例会影响离体植物细胞的发育方向 D．进行体细胞杂交前，必须用胰蛋白酶和胶原蛋白酶去除细胞壁 【变式1-3】 病毒感染会导致植物生病，进而影响其产量和品质。育种专家采用多种方法来培育脱毒植物，使用嘌呤和嘧啶的类似物来处理植株，从而获得健康的脱毒植株是一种常用方法。下列说法错误的是（    ） A．通常使用嘌呤和嘧啶的类似物处理植株，其原理是碱基类似物能够干扰病毒核酸的复制过程 B．常常用马铃薯块茎培养脱毒苗，培养前先用75%的酒精和次氯酸钠溶液对块茎进行消毒 C．香蕉比玉米更容易把感染的病毒传给后代 D．在培养脱毒苗的过程中，需要在培养基中添加生长素和细胞分裂素等物质 【变式1-4】 迷迭香酸具有多种药理活性。进行工厂化生产时，先诱导外植体形成愈伤组织，再进行细胞悬浮培养获得迷迭香酸，加入诱导剂茉莉酸甲酯可大幅提高产量。相关叙述正确的是（    ） A．茉莉酸甲酯改变了迷迭香酸等次生代谢产物的合成效率 B．选取幼嫩的茎段作外植体，经灭菌处理后才能用于愈伤组织的培育 C．外植体脱分化形成的愈伤组织是一团呈正方形的薄壁细胞 D．悬浮培养时需将愈伤组织分散成单个细胞，保证充足的氧气供应和适宜的光照 【题型2 作物新品种的培育】 【紧扣教材】 作物新品种的培育 1.单倍体育种: (1)取材A花药或B花粉。 (2)过程①和过程②合称花药离体培养技术,得到的C为单倍体。 (3)过程③是人工诱导染色体加倍,获得的D为纯合二倍体植株。 (4)优点。 ①极大地缩短了育种年限,节约了大量的人力和物力。 ②进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。 2.突变体的利用: (1)原因:培养细胞一直处于不断增殖的状态而易受到培养条件和诱变因素的影响而产生突变。 (2)利用:筛选出对人们有用的突变体,进而培育成新品种。 【题型突破】 【例2】 为满足人类生产生活的需要，可通过不同的育种方法培育出优良品种，下图所示的育种方法称为（    ）    A．单倍体育种 B．杂交育种 C．诱变育种 D．多倍体育种 【变式2-1】 萝卜（2N=18）和甘蓝（2N=18）均是十字花科植物。科学家欲通过杂交育种获得根像萝卜、叶像甘蓝的蔬菜新品种。杂交后发现所得到的植株甲不育，用秋水仙素处理植株甲获得的植株乙可育。下列叙述正确的是（    ） A．植株甲不育的原因是减数分裂Ⅱ后期着丝粒不能正常分裂 B．用秋水仙素处理植株甲的幼苗或种子均能得到可育的植株乙 C．植株乙进行减数分裂的细胞中有些可形成18个四分体 D．获得植株乙的育种方法为多倍体育种，经多倍体育种得到的后代均为纯合子 【变式2-2】 某些二倍体植物的着丝粒组蛋白3（CENH3）发生某种突变后，会导致合子发育过程中产生单倍体，相关过程如图所示。下列有关单倍体的叙述，正确的是（    ） A．该方法与通过花药离体培养获得单倍体植株的过程不同 B．该单倍体胚胎中的遗传物质全部来自正常二倍体父本 C．单倍体幼苗细胞中的染色体组中都含有常染色体和性染色体 D．对任何单倍体幼苗来说，对其进行秋水仙素处理后得到的都一定为纯合子 【变式2-3】 2021年5月22日，“杂交水稻之父”袁隆平永远离开了我们，但他的杂交水稻事业仍在继续。杂交育种、航天育种、单倍体育种和多倍体育种等育种方法都在蓬勃开展，造福人类。下列叙述不正确的是（    ） A．杂交育种可以将不同品种的优良性状集中到一个品种上 B．航天育种可以大大提高突变率，但不一定能达到育种目的 C．与正常二倍体水稻相比，单倍体水稻的植株弱小，且产量低 D．秋水仙素用于培育多倍体的原理是其能够抑制纺锤体的形成 【变式2-4】 青霉素的发现和产业化生产推动了发酵工程在医药领域的应用和发展。之后，发酵工程逐步扩展到了其他抗生素、氨基酸、激素等生产领域。下图是青霉素的工业化生产流程示意图。下列叙述错误的是（　　）    A．可通过诱变育种的方法获取高产的青霉菌株 B．青霉菌在发酵罐中发酵时，需要保持严格的无氧状态 C．过程①和过程②的目的是对菌种进行扩大培养 D．过程④通常采用过滤、沉淀等方法获取菌种以便保存 【题型3 细胞产物的工厂化生产】 【紧扣教材】 细胞产物的工厂化生产 1.次生代谢物: (1)定义:不是(填“是”或“不是”)植物基本生命活动所必需的产物。 (2)种类:小分子有机化合物,如酚类、萜类和含氮化合物等。 (3)作用:在植物抗病、抗虫等方面发挥重要作用,也是许多药物、香料和色素等的重要来源。 2.植物细胞培养技术: (1)含义: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。 (2)优点:不占用耕地,几乎不受季节、天气等的限制,对社会、经济、环境保护具有重要意义。 【题型突破】 【例3】 紫杉醇是一种有效的抗癌药物。传统生产方法是从红豆杉树皮和树叶中提取，从36株60年生大树的树皮中才能提取到1g紫杉醇，现代生物技术可实现紫杉醇的细胞工厂化生产。下列叙述正确的是（　　） A．紫杉醇的工厂化生产几乎不受季节、天气的限制 B．紫杉醇的工厂化生产体现了植物细胞具有全能性 C．紫杉醇具有高抗癌活性，是一种初生代谢产物 D．生长素与细胞分裂素的比值高有利于愈伤组织的形成 【变式3-1】 如图，生物技术可以实现细胞产物的工厂化生产，下列说法正确的是（　　） A．①过程需对外植体进行灭菌以防止后续培养过程中杂菌污染，且有利于获得脱毒苗 B．图示的愈伤组织是未分化的有固定形态的薄壁组织团块，具备较强的分裂分化能力 C．细胞分离获得单细胞及其后续过程对社会、经济和环境保护具有重要意义 D．①和②过程所使用培养基中生长素和细胞分裂素的比例始终不变 【变式3-2】 迷迭香酸具有多种药理活性，进行工厂化生产时，先诱导外植体形成愈伤组织，再进行细胞悬浮培养获得迷迭香酸，加入诱导剂茉莉酸甲酯可大幅提高产量。下列叙述错误的是（    ） A．迷迭香酸顶端幼嫩的茎段适合用作外植体 B．诱导愈伤组织时需加入适宜比例的IAA和细胞分裂素 C．培养获得迷迭香酸时，应使用固体培养基 D．茉莉酸甲酯可能改变了迷迭香酸次生代谢产物的合成速率 【变式3-3】 紫杉醇是红豆杉属植物体内的一种具有高抗癌活性的物质，目前常采用细胞产物工厂化生产大量获得。下列说法错误的是（    ） A．利用该技术生产紫杉醇不需要培育出完整的红豆杉植株 B．细胞产物工厂化生产的目标是提高单个细胞紫杉醇的含量 C．紫杉醇不是红豆杉基本生命活动所必须的，属于次生代谢产物 D．为减少病毒对培养过程的影响，外植体可选择植物顶端分生区 【变式3-4】 运用植物细胞工程技术可以培育单倍体植株和进行细胞产物的工厂化生产。下列叙述错误的是（    ） A．用花药培养得到单倍体植株需要用到植物组织培养技术 B．大多数单倍体植株经染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现 C．细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞生长的培养条件，提高了单个细胞中次生代谢物的含量 D．通过细胞产物工厂化生产的次生代谢物，有些不能或难以通过化学合成途径得到 一、单选题 1．下图是利用玉米（2n＝20）的幼苗芽尖细胞（基因型BbTt）进行实验的流程示意图。下列分析正确的是（　　） A．基因重组发生在图中②过程，过程③中能够在显微镜下看到染色单体的时期是前期和后期 B．秋水仙素用于培育多倍体的原理是其能够抑制纺锤体的形成和着丝粒的分裂 C．植株A为二倍体，其体细胞内最多有4个染色体组；植株C属于单倍体，其发育起点为配子 D．利用幼苗2进行育种的最大优点是明显缩短育种年限，植株B纯合的概率为25% 2．60Co辐射可使部分花粉活力降低，受精过程可诱导卵细胞发育成单倍体幼胚。科研人员利用此原理培育了二倍体西葫芦优良品种，过程如图所示。下列叙述错误的是（　　） A．套袋的目的是防止外来花粉干扰 B．60Co辐射可能引发基因突变或染色体结构变异 C．过程②和④中均发生了染色体数目加倍 D．通过上述过程培育出的西葫芦品种可稳定遗传 3．60Co辐射可使部分花粉活力降低，受精过程可诱导卵细胞发育成单倍体幼胚。科研人员利用此原理培育了二倍体西葫芦优良品种，过程如图所示。下列叙述错误的是（    ） A．套袋的目的是防止外来花粉干扰 B．60Co辐射可能引发染色体结构缺失 C．过程②和④中均发生了染色体数目加倍 D．通过上述过程培育出的西葫芦品种可稳定遗传 4．萝卜是雌雄同花植物，其储藏根（萝卜）红色、紫色和白色由一对等位基因W、w控制，长形、椭圆形、圆形由另一对等位基因R、r控制。多株基因型相同的紫色椭圆形根植株自交，F1的表型及其比例如下表所示。下列分析错误的是（    ） F1表型 红色长形根 红色椭圆形根 红色圆形根 紫色长形根 紫色椭圆形根 紫色圆形根 白色长形根 白色椭圆形根 白色圆形根 比例 1 2 1 2 4 2 1 2 1 注：不同基因型植株个体及配子的存活率基本相同。 A．推测亲本紫色椭圆形根植株的基因型是WwRr，其两对等位基因位于两对同源染色体上 B．F1中杂合子植株所占比例是1/4 C．F1紫色椭圆形根植株与白色圆形根的植株杂交可验证两对基因是否遵循自由组合定律 D．食品工艺加工需大量紫色萝卜，可利用植物组织培养技术在短时间内获得大量种苗 5．鱼腥草中的次生代谢物萜类物质具有抗过敏作用，可用于治疗过敏性荨麻疹。通过植物细胞工厂化生产，可大量获取鱼腥草细胞中的萜类化合物。下列说法正确的是（　　） A．次生代谢物萜类物质是鱼腥草生命活动必需的营养物质 B．细胞工厂化生产是为了提高单个细胞中萜类物质的含量 C．培养过程中所用的外植体一般取自鱼腥草的分生区细胞 D．培养过程中会出现接触抑制，此时可进行分瓶传代培养 6．植物细胞悬浮培养技术在生产中已得到广泛应用。某兴趣小组尝试利用该技术培养红豆杉细胞并获取紫杉醇（如图）。下列叙述错误的是（    ） A．选择根尖组织为材料与其细胞分裂能力强，易于诱导形成愈伤组织有关 B．①②不能体现植物细胞具有全能性 C．愈伤组织来源的单个细胞不能进行光合作用，故培养液中应添加牛肉膏、蛋白胨等有机碳源 D．大规模培养高产细胞群时，应向培养液中通入无菌空气 7．植物细胞悬浮培养是将植物细胞或较小的细胞团悬浮在液体培养基中进行培养，在培养过程中能够保持良好的分散状态。这些小的细胞团通常来自植物的愈伤组织，下列叙述正确的是（    ） A．接种过程中是将已分化的愈伤组织转接到灭菌的培养液中 B．培养液中蔗糖能为植物细胞提供营养并维持一定的渗透压 C．培养过程中需要间断地光照有利于植物细胞进行光合作用 D．利用悬浮培养技术生产次生代谢物需要培育出胚状体 8．三白草和鱼腥草二者因疗效相近且具有叠加效应常被中医用作“药对”，在我国全年可采收两次。研究者欲利用原生质体融合技术将复方的配伍（两种或两种以上药物配合使用）提前到个体生长或生产过程，并实现有效成分的工厂化生产，操作如下图。下列叙述正确的是（    ）    A．①过程除了使用酶解法外，还可以利用盐酸和酒精1：1混合配制的解离液来完成 B．②过程通常在等渗的培养液中，采用化学法或物理法诱导原生质体融合 C．④过程需要调节培养基中生长素和细胞分裂素的比例，诱导生芽和生根 D．图中所示的生产流程中体现了细胞膜的流动性和植物细胞的全能性 9．百合脱毒苗的培育，能提高产量和品质，也能防止病毒的传播和积累，有利于百合产业的可持续发展。某小组培育百合脱毒苗的实验操作流程如图所示。下列叙述错误的是（    ） A．培育的百合脱毒苗能保持优良品种的遗传特性 B．过程①为脱分化，该过程会使细胞失去特有的结构和功能 C．过程②为再分化，该过程需要给予光照便于叶绿素的合成 D．为防止污染，过程①②可以在同一培养基上进行 10．科学家为了培育菊花新品种，利用二倍体野生夏菊和六倍体栽培秋菊进行杂交，培育过程如下图所示。下列有关叙述正确的是（    ）    A．野生夏菊和栽培秋菊通过植物体细胞杂交得到四倍体植株 B．d植株含有夏菊和秋菊的遗传物质，形成d植株的过程中，体现了植物细胞全能性 C．①过程常选择胰蛋白酶解法去除细胞壁，一般在等渗溶液中进行 D．与②过程有关的细胞器只有高尔基体比较活跃 二、多选题 11．目前市场上食用的香蕉均来自三倍体香蕉植株，如图所示为某三倍体香蕉的培育过程。下列叙述正确的是（    ） A．“无子香蕉”培育过程的原理是基因重组 B．图中染色体加倍的原因是有丝分裂前期纺锤体的形成受阻 C．野生芭蕉和四倍体有子香蕉虽能杂交，但它们仍然存在生殖隔离 D．该育种方法的优点是明显缩短育种年限 12．研究人员以人参愈伤组织为实验材料，探究不同光质对人参愈伤组织生长及皂苷含量的影响，实验分组处理和部分结果如下表，下列对该实验描述和分析正确的是（    ） 组别 光谱 愈伤组织鲜重（g） 总皂苷（mg/g） CK 无光 10.7 14.6 R 红光 10.3 11.7 B 蓝光 10.9 1.7 G 绿光 10.1 13.7 RB 红光+蓝光 10.5 1.42 YG 黄光+绿光 9.8 2.81 A．实验中只有蓝光对人参愈伤组织生长有促进作用 B．将愈伤组织转接到实验培养基前，应进行消毒处理 C．各组初始接种的愈伤组织应来自同一品种人参 D．根据实验结果推知，人参皂苷的工厂化生产应该先用蓝光后用绿光 13．拟采用“①取材→②消毒→③愈伤组织培养→④出芽→⑤生根→⑥移栽”的方法繁殖某种名贵花卉。下列有关叙述错误的是（    ） A．该花卉繁殖属于无性繁殖，依据的原理是细胞的全能性 B．愈伤组织是一团高度液泡化、有特定形态的薄壁组织 C．最终培育出的试管苗基因型不同 D．③→④属于再分化过程中，需要经过激素的诱导 14．下列有关植物细胞工程应用的叙述，错误的是（　　） A．利用植物组织培养技术获得紫草宁，实现了细胞产物的工厂化生产 B．花药离体培养得到的单倍体植株可大田栽培提高作物产量 C．取香蕉茎尖进行组织培养，可获得抗病毒苗 D．利用植物组织培养过程中产生的突变体可培育新品种 15．拟矮牵牛的原生质体在X培养基（A）上只能形成小细胞团，不能形成植株，在含放线菌素­D的X培养基（B）上培养结果相同；矮牵牛的原生质体在A上能分化成植株，但在B上不能生长。在A、B上利用植物体细胞杂交技术均可培养出可育杂种矮牵牛。下列说法正确的是（　　） A．酶解法制备原生质体时，应在等渗或稍微高渗溶液中进行 B．只有杂种细胞能在B上形成植株 C．获得的杂种矮牵牛可育，说明拟矮牵牛和矮牵牛属于同一物种 D．植物体细胞杂交技术应用的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性 三、非选择题 16．下图为利用某种低产耐酸植物甲（4N）和高产不耐酸植物乙（2N），培育高产耐酸植物丙的过程。请回答下列问题： (1)过程①应将甲、乙两种植物细胞分别置于含有 酶的 （选填“低渗”“等渗”或“高渗”）溶液中，以制备原生质体甲′和乙′。 (2)植物丙′的体细胞中有 个染色体组，得到的杂种植株，理论上是否可育？ ，简要阐述理由： 。为筛选出耐酸的植物丙′，过程③所用的固体培养基需 。 (3)该育种技术涉及的生物学原理有 （填标号）。 ①细胞膜的流动性   ②细胞膜的选择透过性   ③植物细胞的全能性  ④细胞增殖 (4)利用单倍体育种技术，也可以利用上述低产耐酸植物甲（4N）和高产不耐酸植物乙（2N）培育出高产耐酸的新品种丁。下表是相关实验中的一些步骤，请根据题意完成以下表格。 实验目的 方法步骤要点 收集花粉 ①将品种甲和品种乙 后获得F1，收集F1的花粉 获得可增殖分化的细胞 ②利用 技术中的脱分化过程，获得 诱导单倍体幼苗的形成 ③通过改变培养基中的 ，实现诱导分化 获得染色体加倍的植株 ④用 处理单倍体幼苗 获得新品种丁 筛选符合要求的植株，收获其所结种子 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第1节　第2课时　植物细胞工程的应用 【题型1 植物繁殖的新途径】 【题型2 作物新品种的培育】 【题型3 细胞产物的工厂化生产】 【题型1 植物繁殖的新途径】 【紧扣教材】 植物繁殖的新途径 途径 快速繁殖 作物脱毒 取材部位 基本无限制 分生区附近 优势 保持优良品种的遗传特性;高效、快速地实现种苗的大量繁殖 提高作物产量和品质 应用 兰花、甘蔗、桉树、铁皮石斛等 马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝、香蕉等 【题型突破】 【例1】 樱桃中的槲皮素等酚类化合物有抗氧化活性。科研人员用组织培养技术繁育樱桃优良品种，满足人们食用和药用的需要。下列叙述错误的是（　　） A．可用茎尖通过组织培养获得脱毒幼苗 B．外植体在培养基上经过脱分化形成胚状体 C．试管苗经炼苗后再移栽到珍珠岩等环境中 D．可利用植物细胞培养工厂化生产槲皮素 【答案】B 【分析】植物细胞工程技术的应用：植物繁殖的新途径（微型繁殖、作物脱毒、人工种子）、作物新品种的培育（单倍体育种、突变体的利用）、细胞产物的工厂化生产。 【详解】A、应用微型繁殖技术采用茎尖作为外植体可获得大量樱桃脱毒苗，A正确； B、外植体在培养基上经过脱分化形成愈伤组织，B错误； C、试管苗经炼苗后再移栽到珍珠岩等环境中，C正确； D、应用樱桃细胞培养可工厂化生产次生代谢产物槲皮素，D正确。 故选B。 【变式1-1】 下图为利用植物细胞培养生产药用次生代谢物的流程图，下列相关叙述错误的是（    ） A．外植体经体积分数为70%的酒精消毒30s后需用自来水洗去酒精 B．①过程需在避光条件下，在固体培养基中添加植物激素诱导脱分化 C．②过程可在液体培养基中添加果胶酶等处理愈伤组织获得单个细胞 D．③过程植物细胞通过有丝分裂增殖，无需产生完整植株 【答案】A 【分析】1、植物组织培养就是在无菌和人工控制的条件下，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，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。 2、植物组织培养的条件：①细胞离体和适宜的外界条件（如适宜温度、适时的光照、pH和无菌环境等）；②一定的营养（无机、有机成分）和植物激素（生长素和细胞分裂素）。 【详解】A、外植体经体积分数为70%的酒精消毒30s后需用无菌水洗去酒精，A错误； B、①过程需在避光条件下，在固体培养基中添加植物激素诱导脱分化，生长素/细胞分裂素比例适中，促进愈伤组织的形成，B正确； C、②过程可在液体培养基中添加果胶酶等处理愈伤组织，不仅可以降解果胶层，而且还能软化细胞壁，进而获得单个细胞，C正确； D、③过程只需要获得大量植物细胞，植物细胞通过有丝分裂增殖，无需产生完整植株，D正确。 故选A。 【变式1-2】 下列关于植物细胞工程及其应用的叙述，正确的是（    ） A．生产中培育香蕉脱毒苗常用的方法是进行远缘植物体细胞杂交 B．植物细胞培养技术的原理是植物细胞的全能性 C．生长素和细胞分裂素的浓度和比例会影响离体植物细胞的发育方向 D．进行体细胞杂交前，必须用胰蛋白酶和胶原蛋白酶去除细胞壁 【答案】C 【分析】植物组织培养就是在无菌和人工控制的条件下，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，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。 【详解】A、生产中培育香蕉脱毒苗常用的方法是取茎尖分生组织进行培养，A错误； B、植物细胞培养技术的原理是细胞增殖，B错误； C、生长素和细胞分裂素的浓度和比例会影响离体植物细胞的发育方向，当生长素含量偏高时有利于生根，而生长素含量偏低时，可促进生芽，C正确； D、植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，故进行体细胞杂交前，必须用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，D错误。 故选C。 【变式1-3】 病毒感染会导致植物生病，进而影响其产量和品质。育种专家采用多种方法来培育脱毒植物，使用嘌呤和嘧啶的类似物来处理植株，从而获得健康的脱毒植株是一种常用方法。下列说法错误的是（    ） A．通常使用嘌呤和嘧啶的类似物处理植株，其原理是碱基类似物能够干扰病毒核酸的复制过程 B．常常用马铃薯块茎培养脱毒苗，培养前先用75%的酒精和次氯酸钠溶液对块茎进行消毒 C．香蕉比玉米更容易把感染的病毒传给后代 D．在培养脱毒苗的过程中，需要在培养基中添加生长素和细胞分裂素等物质 【答案】B 【分析】植物组织培养技术： 1、过程：离体的植物组织，器官或细胞（外植体）→愈伤组织→胚状体→植株（新植体）。 2、原理：植物细胞的全能性。 3、条件：①细胞离体和适宜的外界条件（如适宜温度、适时的光照、pH和无菌环境等）；②一定的营养（无机、有机成分）和植物激素（生长素和细胞分裂素）。 【详解】A、通常使用嘌呤和嘧啶的类似物处理植株，这样可以通过碱基类似物干扰病毒核酸的复制过程，进而影响了病毒的增殖，A正确； B、常常用马铃薯茎尖培养脱毒苗，培养前先用75%的酒精和次氯酸钠溶液对茎尖进行消毒，B错误； C、香蕉比玉米更容易把感染的病毒传给后代，因为香蕉进行的是无性繁殖，而玉米进行有性生殖，C正确； D、在培养脱毒苗的过程中，需要在培养基中添加生长素和细胞分裂素等物质，因为这两种激素的比例可以调控脱分化和再分化过程，D正确。 故选B。 【变式1-4】 迷迭香酸具有多种药理活性。进行工厂化生产时，先诱导外植体形成愈伤组织，再进行细胞悬浮培养获得迷迭香酸，加入诱导剂茉莉酸甲酯可大幅提高产量。相关叙述正确的是（    ） A．茉莉酸甲酯改变了迷迭香酸等次生代谢产物的合成效率 B．选取幼嫩的茎段作外植体，经灭菌处理后才能用于愈伤组织的培育 C．外植体脱分化形成的愈伤组织是一团呈正方形的薄壁细胞 D．悬浮培养时需将愈伤组织分散成单个细胞，保证充足的氧气供应和适宜的光照 【答案】A 【分析】1、植物组织培养就是在无菌和人工控制的条件下，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，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。 2、植物组织培养的条件：①细胞离体和适宜的外界条件（如适宜温度、适时的光照、pH和无菌环境等）；②一定的营养（无机、有机成分）和植物激素（生长素和细胞分裂素）。 【详解】A、加入诱导剂茉莉酸甲酯可大幅提高迷迭香酸产量，说明茉莉酸甲酯改变了迷迭香酸等次生代谢产物的合成效率，A正确； B、对外植体进行灭菌处理会使外植体细胞失去活性，无法进行植物组织培养，B错误； C、愈伤组织是一团排列疏松而无规则的薄壁细胞，不是呈正方形，C错误； D、悬浮培养时需将愈伤组织分散成单个细胞，此时不需要适宜的光照，D错误。 故选A。 【题型2 作物新品种的培育】 【紧扣教材】 作物新品种的培育 1.单倍体育种: (1)取材A花药或B花粉。 (2)过程①和过程②合称花药离体培养技术,得到的C为单倍体。 (3)过程③是人工诱导染色体加倍,获得的D为纯合二倍体植株。 (4)优点。 ①极大地缩短了育种年限,节约了大量的人力和物力。 ②进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。 2.突变体的利用: (1)原因:培养细胞一直处于不断增殖的状态而易受到培养条件和诱变因素的影响而产生突变。 (2)利用:筛选出对人们有用的突变体,进而培育成新品种。 【题型突破】 【例2】 为满足人类生产生活的需要，可通过不同的育种方法培育出优良品种，下图所示的育种方法称为（    ）    A．单倍体育种 B．杂交育种 C．诱变育种 D．多倍体育种 【答案】A 【分析】1、杂交育种的原理是基因重组；其优点是可以将不同个体的优良性状集中于同一个体上，且方法简单，可预见强。 2、诱变育种的原理是基因突变；方法是用物理因素（如X射线、γ射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使其在细胞分裂间期DNA复制时发生差错，从而引起基因突变；其优点是可提高变异频率，出现新性状，大幅度改良某些性状，加速育种进程。 3、单倍体育种的原理是染色体变异；方法是用花药离体培养获得单倍体植株，再人工诱导染色体数目加倍；优点是纯合体自交后代不发生性状分离，因而能明显缩短育种年限。 4、多倍体育种的原理是染色体变异；方法是利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗；优点是茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。 5、基因工程育种的原理是基因重组；优点是能按照人们的意愿定向改造生物的性状。 【详解】单倍体育种的过程一般是首先花药离体培养，从而获得单倍体植株，然后进行秋水仙素加倍，从而获得所需性状的纯合个体，图中所示育种方法为单倍体育种，A正确。 故选A。 【变式2-1】 萝卜（2N=18）和甘蓝（2N=18）均是十字花科植物。科学家欲通过杂交育种获得根像萝卜、叶像甘蓝的蔬菜新品种。杂交后发现所得到的植株甲不育，用秋水仙素处理植株甲获得的植株乙可育。下列叙述正确的是（    ） A．植株甲不育的原因是减数分裂Ⅱ后期着丝粒不能正常分裂 B．用秋水仙素处理植株甲的幼苗或种子均能得到可育的植株乙 C．植株乙进行减数分裂的细胞中有些可形成18个四分体 D．获得植株乙的育种方法为多倍体育种，经多倍体育种得到的后代均为纯合子 【答案】C 【分析】多倍体育种：原理：染色体变异，方法：最常用的是利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。秋水仙素能抑制有丝分裂时纺锤丝的形成，染色体不能移动，使得已经加倍的染色体无法平均分配，细胞也无法分裂。当秋水仙素的作用解除后，细胞又恢复正常的生长，然后再复制分裂，就能得到染色体数目加倍的细胞。如八倍体小黑麦的获得和无子西瓜的培育成功都是多倍体育种取得的成就。 【详解】A、萝卜与甘蓝杂交产生的植株甲无同源染色体，为异源二倍体，在减数分裂时无法正常联会，所以不能形成可育的配子，A错误； B、植株甲不育，故无法形成种子，B错误； C、植株乙经秋水仙素处理染色体加倍后形成异源四倍体，共36条染色体，其进行减数分裂的细胞中处于减数分裂Ⅰ前期的细胞可形成18个四分体，C正确； D、获得植株乙的育种方法为多倍体育种，经多倍体育种得到的后代不一定为纯合子，如对基因型为Aa的植株进行多倍体育种，得到的基因型为AAaa的植株为杂合子，D错误。 故选C。 【变式2-2】 某些二倍体植物的着丝粒组蛋白3（CENH3）发生某种突变后，会导致合子发育过程中产生单倍体，相关过程如图所示。下列有关单倍体的叙述，正确的是（    ） A．该方法与通过花药离体培养获得单倍体植株的过程不同 B．该单倍体胚胎中的遗传物质全部来自正常二倍体父本 C．单倍体幼苗细胞中的染色体组中都含有常染色体和性染色体 D．对任何单倍体幼苗来说，对其进行秋水仙素处理后得到的都一定为纯合子 【答案】A 【分析】单倍体是具有体细胞染色体数为本物种配子染色体数的生物个体。凡是由配子发育而来的个体，均称为单倍体。 【详解】A、花药离体培养获得单倍体植株的原理是植物细胞的全能性，而该方法是使受精卵发育过程中一方亲本染色体消失，过程不相同，A正确； B、该单倍体胚胎中的核遗传物质全部来自正常二倍体父本，细胞质遗传物质主要来自突变体母本，B错误； C、有些植物可能不含有性染色体，其性别可能由某些基因决定，因此单倍体植物的染色体组中不一定含有性染色体，C错误； D、四倍体的配子发育得到的单倍体植株含有两个染色体组，可能为杂合子，经秋水仙素处理后得到的仍为杂合子，D错误。 故选A。 【变式2-3】 2021年5月22日，“杂交水稻之父”袁隆平永远离开了我们，但他的杂交水稻事业仍在继续。杂交育种、航天育种、单倍体育种和多倍体育种等育种方法都在蓬勃开展，造福人类。下列叙述不正确的是（    ） A．杂交育种可以将不同品种的优良性状集中到一个品种上 B．航天育种可以大大提高突变率，但不一定能达到育种目的 C．与正常二倍体水稻相比，单倍体水稻的植株弱小，且产量低 D．秋水仙素用于培育多倍体的原理是其能够抑制纺锤体的形成 【答案】C 【分析】诱变育种：在人为的条件下，利用物理、化学等因素，诱发生物体产生突变，从中选择，培育成动植物和微生物的新品种。 【详解】A、杂交育种的原理是基因重组，可以将不同品种的优良性状集中到一个品种上，A正确； B、航天育种的原理是基因突变，可以大大提高突变率，但不一定能达到育种目的，因为突变是不定向的，B正确； C、单倍体水稻的植株弱小且高度不育，一般不会结籽粒，C错误； D、在多倍体育种过程中，需用秋水仙素处理，抑制纺锤丝的形成，使细胞中染色体数目加倍，D正确。 故选C。 【变式2-4】 青霉素的发现和产业化生产推动了发酵工程在医药领域的应用和发展。之后，发酵工程逐步扩展到了其他抗生素、氨基酸、激素等生产领域。下图是青霉素的工业化生产流程示意图。下列叙述错误的是（　　）    A．可通过诱变育种的方法获取高产的青霉菌株 B．青霉菌在发酵罐中发酵时，需要保持严格的无氧状态 C．过程①和过程②的目的是对菌种进行扩大培养 D．过程④通常采用过滤、沉淀等方法获取菌种以便保存 【答案】B 【分析】发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种技术。发酵工程的内容包括菌种选育、培养基的配置、灭菌、种子扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。 【详解】A、可通过诱变育种的方法获取高产的青霉菌株，原理是基因突变，A正确； B、青霉菌是好氧菌，故青霉菌在发酵罐中发酵时，需要保持有氧状态，B错误； C、过程①和过程②的目的是对菌种进行扩大培养，以保证足够的接种量，C正确； D、如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品，故过程④通常采用过滤、沉淀等方法获取菌种以便保存，D正确。 故选B。 【题型3 细胞产物的工厂化生产】 【紧扣教材】 细胞产物的工厂化生产 1.次生代谢物: (1)定义:不是(填“是”或“不是”)植物基本生命活动所必需的产物。 (2)种类:小分子有机化合物,如酚类、萜类和含氮化合物等。 (3)作用:在植物抗病、抗虫等方面发挥重要作用,也是许多药物、香料和色素等的重要来源。 2.植物细胞培养技术: (1)含义: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。 (2)优点:不占用耕地,几乎不受季节、天气等的限制,对社会、经济、环境保护具有重要意义。 【题型突破】 【例3】 紫杉醇是一种有效的抗癌药物。传统生产方法是从红豆杉树皮和树叶中提取，从36株60年生大树的树皮中才能提取到1g紫杉醇，现代生物技术可实现紫杉醇的细胞工厂化生产。下列叙述正确的是（　　） A．紫杉醇的工厂化生产几乎不受季节、天气的限制 B．紫杉醇的工厂化生产体现了植物细胞具有全能性 C．紫杉醇具有高抗癌活性，是一种初生代谢产物 D．生长素与细胞分裂素的比值高有利于愈伤组织的形成 【答案】A 【分析】紫杉醇是存在于红豆杉属植物体内的一种次生代谢物，具有高抗癌活性，现在已被广泛用于乳腺癌等癌症的治疗。生产紫杉醇的传统方法是从红豆杉的树皮和树叶中提取，但野生红豆杉是濒危植物，这种方法不利于对它们的保护。我国科学家经过多年研究，筛选出了高产紫杉醇的细胞。目前，我国在人参、三七等植物细胞的大规模培养领域也取得了很大的进展。 【详解】A、生产紫杉醇的传统方法是从红豆杉的树皮和树叶中提取，紫杉醇的工厂化生产几乎不受季节、天气的限制，A正确； B、紫杉醇的工厂化生产是筛选出了高产紫杉醇的细胞，并通过细胞增殖使高产紫杉醇的细胞增多，从而生产更多紫杉醇，并未体现植物细胞具有全能性，B错误； C、初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，因此在整个生命过程中它一直进行着，紫杉醇是一种次生代谢产物，C错误； D、生长素与细胞分裂素的比值大致相等有利于愈伤组织的形成，D错误。 故选A。 【变式3-1】 如图，生物技术可以实现细胞产物的工厂化生产，下列说法正确的是（　　） A．①过程需对外植体进行灭菌以防止后续培养过程中杂菌污染，且有利于获得脱毒苗 B．图示的愈伤组织是未分化的有固定形态的薄壁组织团块，具备较强的分裂分化能力 C．细胞分离获得单细胞及其后续过程对社会、经济和环境保护具有重要意义 D．①和②过程所使用培养基中生长素和细胞分裂素的比例始终不变 【答案】C 【分析】植物组织培养技术是指将离体的植物器官、组织或细胞等，在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。其具体流程为：接种外植体→诱导愈伤组织→诱导生芽→诱导生根→移栽成活。在一定的激素和营养等条件的诱导下，外植体可脱分化形成愈伤组织。愈伤组织能重新分化成芽、根等器官，该过程称为再分化。 【详解】A、①过程需对外植体进行消毒以防止后续培养过程中杂菌污染，且有利于获得脱毒苗，A错误； B、愈伤组织是一团没有特定结构和功能，排列疏松而无规则，高度液泡化的呈无定形态的薄壁组织团块。愈伤组织是由外植体脱分化形成，它要经过再分化形成植物个体，因此愈伤组织是未分化的，具有分裂分化能力，B错误； C、细胞分离获得单细胞及其后续过程，具有快速，高效、不受季节、外部环境等条件的限制的特点，对社会、经济、环境保护具有重要意义，C正确； D、①和②过程分别代表脱分化和再分化，在脱分化过程所使用培养基中生长素和细胞分裂素的比例不变，而再分化过程所使用培养基中生长素和细胞分裂素的比例要发生改变，D错误。 故选C。 【变式3-2】 迷迭香酸具有多种药理活性，进行工厂化生产时，先诱导外植体形成愈伤组织，再进行细胞悬浮培养获得迷迭香酸，加入诱导剂茉莉酸甲酯可大幅提高产量。下列叙述错误的是（    ） A．迷迭香酸顶端幼嫩的茎段适合用作外植体 B．诱导愈伤组织时需加入适宜比例的IAA和细胞分裂素 C．培养获得迷迭香酸时，应使用固体培养基 D．茉莉酸甲酯可能改变了迷迭香酸次生代谢产物的合成速率 【答案】C 【分析】1、植物组织培养就是在无菌和人工控制的条件下，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，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株； 2、植物组织培养的条件：①细胞离体和适宜的外界条件（如适宜温度、适时的光照、pH和无菌环境等）；②一定的营养（无机、有机成分）和植物激素（生长素和细胞分裂素）。 【详解】A、迷迭香酸顶端幼嫩的茎段细胞分裂能力强、代谢旺盛，适合用作外植体，A正确； B、诱导愈伤组织时需加入适宜比例的IAA和细胞分裂素，B正确； C、悬浮培养时需将愈伤组织打散成单个细胞或较小的细胞团，以便于和培养液充分接触获得营养物质和排出代谢废物，应使用液体培养基，C错误； D、加入诱导剂茉莉酸甲酯可大幅提高产量，所以可能茉莉酸甲酯改变了迷迭香酸次生代谢产物的合成速率，D正确。 故选C。 【变式3-3】 紫杉醇是红豆杉属植物体内的一种具有高抗癌活性的物质，目前常采用细胞产物工厂化生产大量获得。下列说法错误的是（    ） A．利用该技术生产紫杉醇不需要培育出完整的红豆杉植株 B．细胞产物工厂化生产的目标是提高单个细胞紫杉醇的含量 C．紫杉醇不是红豆杉基本生命活动所必须的，属于次生代谢产物 D．为减少病毒对培养过程的影响，外植体可选择植物顶端分生区 【答案】B 【分析】植物组织培养的条件：①细胞离体和适宜的外界条件（如适宜温度、适时的光照pH和无菌环境等）。②一定的营养（无机、有机成分）和植物激素（生长素和细胞分裂素）。决定植物脱分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例，特别是生长素和细胞分裂素的协同作用在组织培养过程中非常重要。 【详解】A、利用该技术生产紫杉醇不需要培育出完整的红豆杉植株，只需要通过植物细胞培养到愈伤组织，A正确； B、细胞产物工厂化生产并不能提高单个细胞紫杉醇的含量，B错误； C、次生代谢产物不是植物生长所必需，紫杉醇不是红豆杉基本生命活动所必须的，属于次生代谢产物，C正确； D、顶端分生区病毒少，甚至无病毒，因此为减少病毒对培养过程的影响，外植体可选择植物顶端分生区，进而培育出拖独苗，D正确。 故选B。 【变式3-4】 运用植物细胞工程技术可以培育单倍体植株和进行细胞产物的工厂化生产。下列叙述错误的是（    ） A．用花药培养得到单倍体植株需要用到植物组织培养技术 B．大多数单倍体植株经染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现 C．细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞生长的培养条件，提高了单个细胞中次生代谢物的含量 D．通过细胞产物工厂化生产的次生代谢物，有些不能或难以通过化学合成途径得到 【答案】C 【分析】植物组织培养是指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。 【详解】A、用花药需要经过脱分化，再经过再分化，培养得到单倍体植株， 所用技术为植物组织培养技术，A正确； B、大多数单倍体植株的细胞中只含有一套染色体，即一个染色体组，不存在等位基因，因此染色体加倍后得到的植株的 隐性性状容易显现，B正确； C、由于植物细胞的次生代谢物含量很低，从植物组织提取会大量破坏植物资源，有些产物又不能或难以通过化学合成途径得到，可以利用植物细胞培养来获得目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产，并不是提高单个细胞中次生代谢物的含量，C错误； D、有些植物的次生代谢物的合成途径没有研究透彻，则通过细胞产物工厂化生产的次生代谢物，有些不能或难以通过化学合成途径得到，D正确。 故选C。 一、单选题 1．下图是利用玉米（2n＝20）的幼苗芽尖细胞（基因型BbTt）进行实验的流程示意图。下列分析正确的是（　　） A．基因重组发生在图中②过程，过程③中能够在显微镜下看到染色单体的时期是前期和后期 B．秋水仙素用于培育多倍体的原理是其能够抑制纺锤体的形成和着丝粒的分裂 C．植株A为二倍体，其体细胞内最多有4个染色体组；植株C属于单倍体，其发育起点为配子 D．利用幼苗2进行育种的最大优点是明显缩短育种年限，植株B纯合的概率为25% 【答案】C 【分析】基因重组发生在减数分裂过程中，有性生殖过程中会出现基因重组。染色体组是指细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，但又互相协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异。单倍体是指体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。多倍体育种和单倍体育种都能获得优良品种。 【详解】 A 、 基因重组发生在减数第一次分裂过程中，即图中的①过程，过程③是有丝分裂，有丝分裂中期染色体的形态比较固定，数目比较清晰，是观察染色体形态和数目的最佳时期，染色单体在后期着丝粒分裂后消失，所以能够在显微镜下看到染色单体的时期是前期和中期，A 错误； B 、 秋水仙素用于培育多倍体的原理是其能够抑制纺锤体的形成，但不能抑制着丝粒的分裂，B 错误； C、 植株 A 是由二倍体的芽尖细胞经过有丝分裂形成的，仍为二倍体，其体细胞在有丝分裂后期着丝粒分裂，染色体加倍，此时细胞内最多有 4 个染色体组；植株 C 是由花药离体培养形成的，其发育起点为配子，属于单倍体，C 正确； D 、 利用幼苗 2 进行单倍体育种的最大优点是明显缩短育种年限，植株 B 是经过秋水仙素处理得到的，纯合的概率为 100%，D 错误。 故选C。 2．60Co辐射可使部分花粉活力降低，受精过程可诱导卵细胞发育成单倍体幼胚。科研人员利用此原理培育了二倍体西葫芦优良品种，过程如图所示。下列叙述错误的是（　　） A．套袋的目的是防止外来花粉干扰 B．60Co辐射可能引发基因突变或染色体结构变异 C．过程②和④中均发生了染色体数目加倍 D．通过上述过程培育出的西葫芦品种可稳定遗传 【答案】C 【分析】题图分析，将采集的雄蕊进行60Co辐射处理，目的是诱导花药母细胞内发生基因突变或染色体变异，使其产生活力极低的花粉而无法完成正常受精，用这样的花粉涂抹在雌蕊柱头，目的是促进雌蕊中卵细胞（染色体数目只有体细胞的一半：20条）发育为幼胚，取出幼胚离体培养即可得到单倍体植株。由于突变的花粉可能只是一部分，所以在离体培养的幼胚发育得到的植株中有些并不是卵细胞发育而来的单倍体植株，所以最后还需要进行对培育植株进行形态上的筛选，一般是根据单倍体植株长得弱小且高度不育的特点进行选择。 【详解】A、套袋的目的是防止外来花粉干扰，为获取单倍体作准备，A正确； B、60Co辐射会提高突变的频率，即可能引发染色体结构缺失，也可能引起基因突变，B正确； C、②为个体发育（有丝分裂），没有发生染色体变异，过程④中用秋水仙素处理幼苗可使其发生染色体数目加倍，C错误； D、该过程中利用秋水仙素进行处理选出的单倍体幼苗，其原理是秋水仙素会在细胞分裂前期抑制纺锤体的形成，从而使其细胞内染色体数目加倍，获得能够稳定遗传的西葫芦品种，D正确。 故选C。 3．60Co辐射可使部分花粉活力降低，受精过程可诱导卵细胞发育成单倍体幼胚。科研人员利用此原理培育了二倍体西葫芦优良品种，过程如图所示。下列叙述错误的是（    ） A．套袋的目的是防止外来花粉干扰 B．60Co辐射可能引发染色体结构缺失 C．过程②和④中均发生了染色体数目加倍 D．通过上述过程培育出的西葫芦品种可稳定遗传 【答案】C 【分析】题图分析，将采集的雄蕊进行60Co辐射处理，目的是诱导花药母细胞内发生基因突变或染色体变异，使其产生活力极低的花粉而无法完成正常受精，用这样的花粉涂抹在雌蕊柱头，目的是促进雌蕊中卵细胞（染色体数目只有体细胞的一半：20条）发育为幼胚，取出幼胚离体培养即可得到单倍体植株。由于突变的花粉可能只是一部分，所以在离体培养的幼胚发育得到的植株中有些并不是卵细胞发育而来的单倍体植株，所以最后还需要进行对培育植株进行形态上的筛选，一般是根据单倍体植株长得弱小且高度不育的特点进行选择。 【详解】A、套袋的目的是防止外来花粉干扰，为获取单倍体作准备，A正确； B、60Co辐射会提高突变的频率，即可能引发染色体结构缺失，也可能引起基因突变，B正确； C、②为个体发育，没有发生染色体变异，过程④中用秋水仙素处理幼苗可使其发生染色体数目加倍，C错误； D、该过程中利用秋水仙素进行处理选出的单倍体幼苗，其原理是秋水仙素会在细胞分裂前期抑制纺锤体的形成，从而使其细胞内染色体数目加倍，获得能够稳定遗传的西葫芦品种，D正确。 故选C。 4．萝卜是雌雄同花植物，其储藏根（萝卜）红色、紫色和白色由一对等位基因W、w控制，长形、椭圆形、圆形由另一对等位基因R、r控制。多株基因型相同的紫色椭圆形根植株自交，F1的表型及其比例如下表所示。下列分析错误的是（    ） F1表型 红色长形根 红色椭圆形根 红色圆形根 紫色长形根 紫色椭圆形根 紫色圆形根 白色长形根 白色椭圆形根 白色圆形根 比例 1 2 1 2 4 2 1 2 1 注：不同基因型植株个体及配子的存活率基本相同。 A．推测亲本紫色椭圆形根植株的基因型是WwRr，其两对等位基因位于两对同源染色体上 B．F1中杂合子植株所占比例是1/4 C．F1紫色椭圆形根植株与白色圆形根的植株杂交可验证两对基因是否遵循自由组合定律 D．食品工艺加工需大量紫色萝卜，可利用植物组织培养技术在短时间内获得大量种苗 【答案】B 【分析】分析表中信息：F1中红色∶紫色∶白色＝1∶2∶1，长形∶椭圆形∶圆形＝1∶2∶1，说明紫色和椭圆形均为杂合子。F1中红色长形根∶红色椭圆形根∶红色圆形根∶紫色长形根∶紫色椭圆形根∶紫色圆形根∶白色长形根∶白色椭圆形根∶白色圆形根＝1∶2∶1∶2∶4∶2∶1∶2∶1，比例为9∶3∶3∶1的变形，说明控制两对性状的两对等位基因独立遗传，遵循基因的自由组合定律。 【详解】A、F1中红色长形根∶红色椭圆形根∶红色圆形根∶紫色长形根∶紫色椭圆形根∶紫色圆形根∶白色长形根∶白色椭圆形根∶白色圆形根＝1∶2∶1∶2∶4∶2∶1∶2∶1，比例为9∶3∶3∶1的变形，推测亲本紫色椭圆形根植株的基因型是WwRr，控制萝卜颜色和形状的两对基因位于非同源染色体上，A正确； B、亲本基因型是WwRr，就颜色而言，F1中有1/4WW、1/2Ww、1/4ww，就形状而言，F1中有1/4RR、1/2Rr、1/4rr，因此，F1中纯合子植株所占比例是1/2×1/2＝1/4，则杂合子植株所占比例是1－1/4＝3/4，B错误； C、萝卜表型为紫色椭圆形根（WwRr）和白色圆形根（wwrr）的植株作亲本进行杂交，则子代表型及其比例为紫色椭圆形根∶紫色圆形根∶白色椭圆形根∶白色圆形根＝1∶1∶1∶1，可验证两对基因是否遵循自由组合定律，C正确； D、利用植物组织培养技术，可在短时间内得到大量所需特定性状的种苗，D正确。 故选B。 5．鱼腥草中的次生代谢物萜类物质具有抗过敏作用，可用于治疗过敏性荨麻疹。通过植物细胞工厂化生产，可大量获取鱼腥草细胞中的萜类化合物。下列说法正确的是（　　） A．次生代谢物萜类物质是鱼腥草生命活动必需的营养物质 B．细胞工厂化生产是为了提高单个细胞中萜类物质的含量 C．培养过程中所用的外植体一般取自鱼腥草的分生区细胞 D．培养过程中会出现接触抑制，此时可进行分瓶传代培养 【答案】C 【分析】植物代谢会产生一些一般认为不是植物基本的生命活动所必需的产物—次生代谢物。次生代谢物是一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等），在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。 【详解】A、次生代谢物萜类物质并不是鱼腥草生命活动必需的营养物质，A错误； B、细胞工厂化生产是为了提高萜类物质的含量，不是单个细胞中萜类物质的含量，B错误； C、在植物细胞培养中，通常会选择分裂能力强、分化程度低的分生组织作为外植体，因为这些细胞更容易在体外培养条件下增殖和分化，C正确； D、动物培养过程中会出现接触抑制，植物细胞培养过程中不会发生接触抑制，D错误。 故选C。 6．植物细胞悬浮培养技术在生产中已得到广泛应用。某兴趣小组尝试利用该技术培养红豆杉细胞并获取紫杉醇（如图）。下列叙述错误的是（    ） A．选择根尖组织为材料与其细胞分裂能力强，易于诱导形成愈伤组织有关 B．①②不能体现植物细胞具有全能性 C．愈伤组织来源的单个细胞不能进行光合作用，故培养液中应添加牛肉膏、蛋白胨等有机碳源 D．大规模培养高产细胞群时，应向培养液中通入无菌空气 【答案】C 【分析】植物组织培养依据的原理是细胞的全能性。培养过程是：离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织，然后再分化生成根、芽，最终形成植物体。影响植物细胞脱分化产生愈伤组织的一个重要因素是植物激素。 【详解】A、根尖分生区细胞分裂能力强，易于诱导愈伤组织，A正确； B、①②只实现了脱分化，未发育成完整植株或分化为各种细胞，故不能体现植物细胞具有全能性，B正确； C、愈伤组织无叶绿体，不能进行光合作用，应添加蔗糖为碳源，C错误； D、大规模培养高产细胞群时，应向培养液中通入无菌空气，保证细胞的有氧呼吸，D正确。 故选C。 7．植物细胞悬浮培养是将植物细胞或较小的细胞团悬浮在液体培养基中进行培养，在培养过程中能够保持良好的分散状态。这些小的细胞团通常来自植物的愈伤组织，下列叙述正确的是（    ） A．接种过程中是将已分化的愈伤组织转接到灭菌的培养液中 B．培养液中蔗糖能为植物细胞提供营养并维持一定的渗透压 C．培养过程中需要间断地光照有利于植物细胞进行光合作用 D．利用悬浮培养技术生产次生代谢物需要培育出胚状体 【答案】B 【分析】植物细胞培养需要在无菌条件下进行人工操作：保证水、无机盐、碳源（常用蔗糖）、氮源（含氮有机物）、生长因子（维生素）等营养物质的供应；需要添加一些植物生长调节物质，主要是生长素和细胞分裂素；愈伤组织再分化到一定阶段，形成叶绿体，能进行光合作用，故需光照。 【详解】A、愈伤组织属于未分化状态，A错误； B、培养液中蔗糖可做碳源，能为植物细胞提供营养，并能维持一定的渗透压，B正确； C、脱分化形成愈伤组织过程中，不需要提供光照，C错误； D、利用悬浮培养技术生产次生代谢物不需要培育出胚状体，培养到愈伤组织即可，D错误。 故选B。 8．三白草和鱼腥草二者因疗效相近且具有叠加效应常被中医用作“药对”，在我国全年可采收两次。研究者欲利用原生质体融合技术将复方的配伍（两种或两种以上药物配合使用）提前到个体生长或生产过程，并实现有效成分的工厂化生产，操作如下图。下列叙述正确的是（    ）    A．①过程除了使用酶解法外，还可以利用盐酸和酒精1：1混合配制的解离液来完成 B．②过程通常在等渗的培养液中，采用化学法或物理法诱导原生质体融合 C．④过程需要调节培养基中生长素和细胞分裂素的比例，诱导生芽和生根 D．图中所示的生产流程中体现了细胞膜的流动性和植物细胞的全能性 【答案】B 【分析】1、图中三白草和鱼腥草体细胞杂交过程，其中①为去除细胞壁，②为原生质体融合，③脱分化形成愈伤组织，④提取代谢产物。 2、植物体细胞杂交是指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植物体的技术。植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势。 【详解】A、植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此过程①三白草和鱼腥草体细胞杂交过程中要利用纤维素酶和果胶酶水解细胞壁获得原生质体，盐酸和酒精1：1混合配制的解离液会杀死细胞，A错误； B、过程②通常在等渗培养液中，以维持原生质体的正常形态，可以采用化学法（聚乙二醇融合法）或物理法(离心、振动、电激等)诱导原生质体融合，B正确； C、④过程是利用植物组织培养技术获得愈伤组织或细胞，从中直接提取次级代谢产物，不需要诱导生芽和生根，C错误； D、图中过程②原生质体融合体现了细胞膜的流动性，④过程是利用植物组织培养技术获得愈伤组织或细胞，没有体现植物细胞的全能性，杂种细胞培育成一个完整新的植物体的过程才体现了植物细胞的全能性，D错误。 故选B。 9．百合脱毒苗的培育，能提高产量和品质，也能防止病毒的传播和积累，有利于百合产业的可持续发展。某小组培育百合脱毒苗的实验操作流程如图所示。下列叙述错误的是（    ） A．培育的百合脱毒苗能保持优良品种的遗传特性 B．过程①为脱分化，该过程会使细胞失去特有的结构和功能 C．过程②为再分化，该过程需要给予光照便于叶绿素的合成 D．为防止污染，过程①②可以在同一培养基上进行 【答案】D 【分析】植物组织培养技术是指将离体的植物器官、组织或细胞等，在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。 其具体流程为：接种外植体→诱导愈伤组织→诱导生芽→诱导生根→移栽成活。 作物脱毒材料：分生区(如茎尖、芽尖）细胞； 植物脱毒方法：进行组织培养； 结果：形成脱毒苗。 【详解】A、脱素苗是利用植物组织培养技术培育的，植物组织培养技术相当于无性繁殖，不改变脱毒苗的遗传物质。因此，培育的百合脱毒苗能保持优良品种的遗传特性，A正确； B、据图可知，过程①为脱分化，在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞可以经过脱分化，即失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞，进而形成愈伤组织，B正确； C、据图可知，过程②为再分化，经脱分化培育成的愈伤组织细胞已失去其特有的结构和功能，经再分化形成的百合苗要具备光合作用的能力，需要在再分化培育过程给予光照，便于叶绿素的合成，C正确； D、过程①②培育过程中，细胞所需的激素及其比例等条件不同，因此，要根据细胞的需要更换培养基，D错误。 故选D。 10．科学家为了培育菊花新品种，利用二倍体野生夏菊和六倍体栽培秋菊进行杂交，培育过程如下图所示。下列有关叙述正确的是（    ）    A．野生夏菊和栽培秋菊通过植物体细胞杂交得到四倍体植株 B．d植株含有夏菊和秋菊的遗传物质，形成d植株的过程中，体现了植物细胞全能性 C．①过程常选择胰蛋白酶解法去除细胞壁，一般在等渗溶液中进行 D．与②过程有关的细胞器只有高尔基体比较活跃 【答案】B 【分析】据图示可知，图示为利用植物体细胞杂交技术培育杂种植物的过程，具体过程包括诱导植物细胞融合成杂种细胞和植物组织培养技术培育成杂种植株两过程，其中过程①表示通过酶解法去除细胞壁获得原生质体a和b，过程②表示融合后的原生质体再生细胞壁形成杂种细胞c，过程③表示脱分化过程形成愈伤组织，过程④表示再分化生成完整植株d。 【详解】A、野生夏菊2N和栽培秋菊6N通过体细胞杂交得到2N＋6N，即（异源）八倍体植株，A错误； B、d植株是通过植物体细胞杂交得到的植株，含有了野生夏菊和栽培秋菊的遗传物质，形成d植株的过程中，体现了植物细胞全能性，B正确； C、①过程常选择纤维素酶或果胶酶去除细胞壁而不是胰蛋白酶，一般在等渗溶液中进行，以防止原生质体吸水涨破，C错误； D、②过程表示融合后的原生质体再生细胞壁形成杂种细胞c，较活跃的细胞器有高尔基体、线粒体，D错误。 故选B。 二、多选题 11．目前市场上食用的香蕉均来自三倍体香蕉植株，如图所示为某三倍体香蕉的培育过程。下列叙述正确的是（    ） A．“无子香蕉”培育过程的原理是基因重组 B．图中染色体加倍的原因是有丝分裂前期纺锤体的形成受阻 C．野生芭蕉和四倍体有子香蕉虽能杂交，但它们仍然存在生殖隔离 D．该育种方法的优点是明显缩短育种年限 【答案】BC 【分析】用秋水仙素处理野生芭蕉，可抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成，导致染色体数目加倍，形成四倍体有子香蕉。二倍体有子香蕉经减数分裂形成的配子中含一个染色体组，四倍体有子香蕉经减数分裂形成的配子中含二个染色体组，所以杂交后形成的个体含三个染色体组，其减数分裂过程中同源染色体联会紊乱，所以不能产生种子，为无子香蕉。 【详解】A、该“无子香蕉”培育的方法为多倍体育种，其原理是染色体变异，A错误； B、图中染色体加倍的原因是有丝分裂前期纺锤体的形成受阻，导致着丝粒分裂后的染色体不能移向细胞的两极，B正确； C、野生芭蕉和四倍体有子香蕉虽能杂交，但它们的后代为三倍体，不育，所以仍然存在生殖隔离，C正确； D、该“无子香蕉”培育的方法为多倍体育种，而明显缩短育种年限是单倍体育种的优点，D错误。 故选BC。 12．研究人员以人参愈伤组织为实验材料，探究不同光质对人参愈伤组织生长及皂苷含量的影响，实验分组处理和部分结果如下表，下列对该实验描述和分析正确的是（    ） 组别 光谱 愈伤组织鲜重（g） 总皂苷（mg/g） CK 无光 10.7 14.6 R 红光 10.3 11.7 B 蓝光 10.9 1.7 G 绿光 10.1 13.7 RB 红光+蓝光 10.5 1.42 YG 黄光+绿光 9.8 2.81 A．实验中只有蓝光对人参愈伤组织生长有促进作用 B．将愈伤组织转接到实验培养基前，应进行消毒处理 C．各组初始接种的愈伤组织应来自同一品种人参 D．根据实验结果推知，人参皂苷的工厂化生产应该先用蓝光后用绿光 【答案】ABC 【分析】实验的自变量为不同的光质，因变量为愈伤组织鲜重和皂苷含量。 【详解】A、CK组属于对照组，与对照组相比较，蓝光条件下，愈伤组织鲜重最大且只有该光质条件下大于对照组，所以，实验中只有蓝光对人参愈伤组织生长有促进作用，A正确； B、为了防止污染，所以愈伤组织转接到实验培养基前，应进行消毒处理，B正确； C、实验自变量是光质的不同，人参的品种属于无关变量，所以应保持相同，C正确； D、人参皂苷的工厂化生产是为了获取代谢产物，即总皂苷，依据实验结果可推知，CK组的总皂苷含量最多，使用其他光质照射后都会使总皂苷含量下降，D错误。 故选ABC。 13．拟采用“①取材→②消毒→③愈伤组织培养→④出芽→⑤生根→⑥移栽”的方法繁殖某种名贵花卉。下列有关叙述错误的是（    ） A．该花卉繁殖属于无性繁殖，依据的原理是细胞的全能性 B．愈伤组织是一团高度液泡化、有特定形态的薄壁组织 C．最终培育出的试管苗基因型不同 D．③→④属于再分化过程中，需要经过激素的诱导 【答案】BC 【分析】植物组织培养的过程为：离体的植物组织，器官或细胞经过脱分化形成愈伤组织；愈伤组织经过再分化过程形成胚状体，进一步发育形成植株，该过程受基因选择性表达的调控。决定植物脱分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例，特别是生长素和细胞分裂素的协同作用在组织培养过程中非常重要。 【详解】A、植物组织培养属于无性繁殖，依据的原理是细胞的全能性，A正确； B、愈伤组织是经脱分化形成的，是一团高度液泡化、无特定形态的薄壁组织，B错误； C、如果取材于植物的体细胞，则最终培育出的试管苗基因型相同，C错误； D、③→④属于再分化过程中，需要经过细胞分裂素和生长素的诱导，D正确。 故选BC。 14．下列有关植物细胞工程应用的叙述，错误的是（　　） A．利用植物组织培养技术获得紫草宁，实现了细胞产物的工厂化生产 B．花药离体培养得到的单倍体植株可大田栽培提高作物产量 C．取香蕉茎尖进行组织培养，可获得抗病毒苗 D．利用植物组织培养过程中产生的突变体可培育新品种 【答案】ABC 【分析】植物细胞工程技术的应用：植物繁殖的新途径（微型繁殖、作物脱毒、人工种子）、作物新品种的培育（单倍体育种、突变体的利用）、细胞产物的工厂化生产。 【详解】A、利用细胞培养技术将细胞培养到愈伤组织时期可获得细胞代谢产物紫草宁，从而实现了细胞产物的工厂化生产，A错误； B、花药离体培养得到的单倍体植株一般高度不育，不可大田栽培，还需要人工诱导染色体数目加倍后才可获得能稳定遗传的个体，B错误； C、茎尖为新生组织，细胞内几乎不含病毒，利用茎尖进行植物组织培养可获得脱毒植株，C错误； D、由于植物组织培养容易受到培养条件和外界压力（如射线、化学物质等）的影响而产生突变，所以常利用植物组织培养过程中产生的突变体培育新品种，D正确。 故选ABC。 15．拟矮牵牛的原生质体在X培养基（A）上只能形成小细胞团，不能形成植株，在含放线菌素­D的X培养基（B）上培养结果相同；矮牵牛的原生质体在A上能分化成植株，但在B上不能生长。在A、B上利用植物体细胞杂交技术均可培养出可育杂种矮牵牛。下列说法正确的是（　　） A．酶解法制备原生质体时，应在等渗或稍微高渗溶液中进行 B．只有杂种细胞能在B上形成植株 C．获得的杂种矮牵牛可育，说明拟矮牵牛和矮牵牛属于同一物种 D．植物体细胞杂交技术应用的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性 【答案】ABD 【分析】植物体细胞杂交是指将不同种的植物体细胞，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。诱导原生质体融合的方法：物理法（离心、振动、电激等）和化学法（聚乙二醇等）。植物体细胞杂交的意义：克服远缘杂交不亲和的障碍，扩大亲本范围，培育作物新品种。 【详解】A、原生质体是植物细胞去除细胞壁后的结构，为避免原生质体吸水涨破，酶解法制备原生质体时，应在等渗或稍微高渗溶液中进行，A正确； B、根据题干信息，“拟矮牵牛的原生质体在X培养基上只能形成小细胞团，不能形成植株，在X培养基中加入放线菌素-D后不影响上述过程；矮牵牛的原生质体在X培养基上能分化成植株，但在含放线菌素-D的X培养基上不能生长”，杂种细胞兼有两者的特点，能在B上形成植株，B正确； C、物种的判断标准是指在自然状态下能相互交配并产生可育后代，上述过程是植物体细胞杂交技术，是人为状态下实现的，故杂种矮牵牛可育，不能说明拟矮牵牛和矮牵牛属于同一物种，C错误； D、植物体细胞杂交首先要使原生质体融合形成杂种细胞，其次要把杂种细胞经过植物组织培养技术培育成杂种植株。细胞融合的原理是细胞膜具有一定的流动性，植物组织培养的原理是植物细胞的全能性，D正确。 故选ABD。 三、非选择题 16．下图为利用某种低产耐酸植物甲（4N）和高产不耐酸植物乙（2N），培育高产耐酸植物丙的过程。请回答下列问题： (1)过程①应将甲、乙两种植物细胞分别置于含有 酶的 （选填“低渗”“等渗”或“高渗”）溶液中，以制备原生质体甲′和乙′。 (2)植物丙′的体细胞中有 个染色体组，得到的杂种植株，理论上是否可育？ ，简要阐述理由： 。为筛选出耐酸的植物丙′，过程③所用的固体培养基需 。 (3)该育种技术涉及的生物学原理有 （填标号）。 ①细胞膜的流动性   ②细胞膜的选择透过性   ③植物细胞的全能性  ④细胞增殖 (4)利用单倍体育种技术，也可以利用上述低产耐酸植物甲（4N）和高产不耐酸植物乙（2N）培育出高产耐酸的新品种丁。下表是相关实验中的一些步骤，请根据题意完成以下表格。 实验目的 方法步骤要点 收集花粉 ①将品种甲和品种乙 后获得F1，收集F1的花粉 获得可增殖分化的细胞 ②利用 技术中的脱分化过程，获得 诱导单倍体幼苗的形成 ③通过改变培养基中的 ，实现诱导分化 获得染色体加倍的植株 ④用 处理单倍体幼苗 获得新品种丁 筛选符合要求的植株，收获其所结种子 【答案】(1) 纤维素酶和果胶 等渗 (2) 6 可育 杂种植株细胞中含有成对的同源染色体 将pH调为酸性 (3)①③④ (4) 植物体细胞杂交 植物组织培养 愈伤组织 生长素与细胞分裂素比例 秋水仙素 【分析】利用细胞工程技术培养杂种植株时，首先利用纤维素酶和果胶酶（①）处理细胞去除其细胞壁；甲乙两细胞的原生质体经诱导产生“甲'+乙'”，即融合的原生质体，其再生新的细胞壁，形成杂种细胞，杂种细胞经过②脱分化过程形成愈伤组织，再经过再分化过程形成植株丙'，该植株经过图中③过程的选择作用培养出高产耐酸植物丙。 【详解】（1）由植物细胞变成原生质体，需要去掉细胞壁，细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，酶具有专一性，所以应用纤维素酶和果胶酶处理细胞壁。为保证原生质体正常的形态，含有纤维素酶和果胶酶的溶液浓度应与细胞内的溶液等渗。 （2）植物丙'是甲和乙通过体细胞杂交形成的杂种植株，为异源多倍体，根据题意可知，某种耐酸植物甲（4N）有4个染色体组，高产植物乙（2N）有2个染色体组，因此丙'植株的体细胞中有6个染色体组，由于杂种植株细胞中含有成对的同源染色体，理论上是可育的。植物丙'有耐酸的特性，说明③过程为筛选耐酸的植株的过程，因此可知过程③所用的固体培养基需将pH值调整为酸性。 （3）原生质体融合过程利用了细胞膜的流动性原理，将杂种细胞培养为杂种植株利用了细胞增殖和植物体细胞具有全能性的原理，因此①③④符合题意。 （4）利用上述低产耐酸植物甲（4N）和高产不耐酸植物乙（2N）培育出高产耐酸的新品种丁，需要先将两种植物的优良基因集中到一个个体上，由于两种植物存在生殖隔离，因此不能杂交，故需要将品种甲和品种乙植物体细胞杂交后获得F1，收集F1的花粉；利用花药离体培养（植物组织培养）技术培养花粉，经过脱分化过程形成愈伤组织；由于不同阶段需要的生长素和细胞分裂素的比例不同，因此通过改变培养基中的生长素和细胞分裂素的浓度比例（激素比例），实现诱导分化；用一定浓度的秋水仙素（低温、温度骤变）处理单倍体幼苗，获得可育的品种，并通过筛选获得符合要求的植株。　　　　　　　　 2 学科网（北京）股份有限公司 $$