作业(六) 植物细胞工程的应用-【精讲精练】2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程知能达标训练（人教版2019）

。生物学·选择性必修3生物技术与工程（配RJ版） 作业（六） 植物细胞工程的应用 [基础达标练] : 6.(2024·吉林卷)迷迭香酸具有多种药理活性 1.(2024·沭阳高二检测)在上海世博会上，荷兰馆 : 进行工厂化生产时，先诱导外植体形成愈伤组 展出该国的国花郁金香，鲜艳夺目，它是用名贵 织，再进行细胞悬浮培养获得迷迭香酸，加入诱 的郁金香品种的茎尖细胞人工培育而成的。这 导剂茉莉酸甲酯可大幅提高产量。下列叙述错 一培育技术反映了 误的是 ) A.细胞具有增殖的功能 A.迷迭香顶端幼嫩的茎段适合用作外植体 B.细胞具有分化的功能 B.诱导愈伤组织时需加入NAA和脱落酸 C.分化的细胞具有全能性 C.悬浮培养时需将愈伤组织打散成单个细胞或 D.生物体具有顽强的生命力 较小的细胞团 2.下列关于植物细胞工程应用的叙述，错误的是 D.茉莉酸甲酯改变了迷迭香次生代谢产物的合 成速率 A.可通过微型繁殖技术，高效快速地实现种苗的 7.辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药 大量繁殖 工业等领域。辣椒素的获得途径如图所示。 B.可通过培育人工种子，使自然状态下不结子的 下列说法错误的是 植物得以繁殖 外植体 愈伤 根、芽脱毒苗一果实途径1 C,可通过诱变处理，促使愈伤组织发生定向突变 组织 而获得优良品种 细胞分离 提取椒 D.可通过植物组织培养技术获取次生代谢物 高产 细胞 3.某优良品种水稻的基因型为AaBb,利用其花药 单细胞 细胞系 培养物途径2 通过组织培养形成了试管苗。下列对这一培养 过程的叙述，不正确的是 A.途径1体现了细胞的全能性，途径2未体现细 A.花粉形成试管苗要经过脱分化和再分化的 胞的全能性 过程 B.途径2中培养的愈伤组织需要再分化才能产 B.试管苗有四种基因型，其体细胞含有一个染色 :: 生特定的细胞产物 体组 C.通过液体培养基来大量培养高产细胞系，可以 C,通过该过程培育出的试管苗还不能直接用于 实现对辣椒素的工业化生产 生产 D.诱导愈伤组织分化成根还是芽，需要通过平衡 D.这些试管苗自交，后代性状不发生分离 生长调节剂的配比进行调控 4.(2024·南平月考)某二倍体药用植物甲（染色体： 8.(2024·张家口调研)紫草宁是紫草细胞的代谢 组成为MM)含有有效成分A,二倍体药用植物乙 产物，可作为生产治疗烫伤药物的原料。研究人 (染色体组成为NN)含有有效成分B。科研小组 员欲用植物组织培养技术通过培养紫草细胞生 拟培育同时含有A和B的新型药用植物，设计了 产紫草宁，下列相关操作不合适的是 如下实验流程。据图分析错误的是 ( A.对作为外植体的紫草叶片进行消毒处理既可 保证细胞活性也可诚轻污染 国6 B.培养基中要加入植物激素保证已分化的植物 5 细胞脱分化形成愈伤组织 C.调节植物激素的种类和比例以保证愈伤组织 再分化并得到完整的植株 D.在培养细胞的过程中要不断通入无菌空气以 A.过程①的处理利用了酶的专一性 保证氧气的充足供应 B.过程②常使用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂 [素能提升练] C.过程②③获得的染色体组成为MMNN的融合 9.(不定项)(2023·保定检测)如图是对基因型为 细胞是最理想的细胞 Aabb的玉米所作的处理。据图分析下列叙述正 D.通过过程⑥培养可获得大量植株，这些植株都 确的是 ( 能合成有效成分A和B 5.下列哪一项不是单倍体育种的优点 胚状体 A.缩短育种年限 单倍体幼苗 B.得到稳定遗传的优良品种 愈伤组织 C.突变率高 c叶肉细胞 D.节约人力、物力 14 A.过程a所采取的技术手段是花药离体培养 处理二倍体愈伤组织细胞，使其细胞中的染色 B.过程b用秋水仙素处理后可以得到4种基因 体数目加倍。欲确定愈伤组织细胞中的染色体 型的玉米植株 数目，通常需制成装片，进行显微镜观察。此过 C.c和d分别是脱分化和再分化过程 程中需要对染色体染色，常用的染色剂是 D.图中过程a和过程c、d能够说明植物细胞具有 (3)为获得多倍体的愈伤组织细胞，也可以先用 全能性 酶去除细胞壁，获得具有活力的 10.(不定项)大黄素是虎杖细胞产生的一种次生代 再用化学诱导剂诱导细胞两两融合，形成的融 谢物，它可用于医疗、保健和日用化工品中，利 合细胞进一步培养形成愈伤组织。若要得到多 用愈伤组织培养可以实现大黄素的工厂化生 倍体植株，可在上述的基础上，再经 产。为了确定大黄素的最佳收获时机，某科研 形成。 小组进行了相关研究，结果如下图所示。下列 12.紫杉醇是从红豆杉树皮中提取的高效抗癌物 分析错误的是 ( 质，细胞培养生产紫杉醇是扩大紫杉醇来源的 虎杖愈伤组织生长曲线 日0.20 重要途径。下图为三种红豆杉细胞培养过程中 0.15 细胞数量与紫杉醇产量的数据图。 0.10 ·南方红豆杉 0.05 装101 0-云南红豆杉 0.00 东北红豆杉 036912151821242730 8 培养时间/d 6 1.20 2 1.00 0.80 0 51015202530354045 0.60 如 D.4 晨 培养时间/d 0.20 0.00 036912151821242730) 。南方红豆杉 培养时间/d 口-云南红豆杉 A.愈伤组织是外植体经过脱分化形成的不定形 0.025 。一东北红豆杉 的薄壁组织团块 0.020 如 0.015 B.大黄素是虎杖在整个生命进程中一直合成且 0.010 必需的物质，所以可以从愈伤组织中获取 0.005 C.12天左右时，大黄素含量较低可能是愈伤组 5 1015202530354045 织生长缓慢导致 培养时间d D.30天左右时，愈伤组织干重下降可能与愈伤 (1)以南方红豆杉叶为原料获得生产紫杉醇的 组织中生长素和细胞分裂素大量合成有关 愈伤组织需要通过细胞的 ,愈伤组织 11.三七富含三七皂苷、三七多糖、三七素、黄酮等 细胞具有较强的 能力。这一技术的成 有效成分，具有止血、活血化瘀、消肿止痛、滋补 功实现了组织培养技术在一个重要领域的应 强壮、抗疲劳、耐缺氧、抗衰老、降血脂、降血糖、 用，即 提高机体免疫功能等众多作用。为了获取上述 (2)对比分析两个曲线图可知：培养后期紫杉醇 有效成分，某制药公司利用植物组织培养技术。 产量出现下降的原因可能是 从培养的愈伤组织中提取这些有效成分。请回 答下列问题： 在培养过程中，要不断通入无菌空气并进行搅 (1)培养时，通常选择新生营养芽作为外植体， 其主要原因是 拌，其目的是 外植体经诱导后形成愈伤组织的过程称为 (答三点即可)；与传统方法获得紫杉醇相比，利 ,此过程需要使用的植物生长调节剂是 用植物组织培养技术生产紫杉醇，具有 (填“脱落酸”或“2,4-D”)。 等优点（答两点即可）。 (2)多倍体的愈伤组织细胞产生的有效成分量 (3)植物生长调节剂在组织培养中具有极其重 常高于二倍体。为了获得更多的有效成分，科 要的作用，其中赤霉素类植物生长调节剂的主 研人员利用 要作用是 158.C杂种植株为四倍体，基因型为AaBb (3)植物原生质体融合过程常利用化学试剂聚 9.AB可用化学法（如聚乙二醇融合法等）、物理 乙二醇（或PEG)诱导融合：在鉴定杂种原生 法（如电融合法等）诱导原生质体融合，但不能 质体时可用显微镜观察，根据细胞膜表面荧 用灭活的病毒诱导原生质体融合，C错误；制备 光的不同可观察到3种不同的原生质体（只考 原生质体和诱导原生质体融合不能在低渗溶 虑细胞两两融合的情况)，即番茄原生质体自 液中进行，原因是在低渗溶液中原生质体会吸 身融合、马铃薯原生质体自身融合、番茄和马 水膨胀，甚至涨破，D错误。 铃薯原生质体相互融合：根据题意，红色荧光 10.BD念伤组织的细胞壁主要由纤维素和果胶： 和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯的原生质 组成，可用纤维素酶和果胶酶去除念伤组织 体膜上的蛋白质，因此当观察到融合的细胞 的细胞壁，不能用胶原蛋白酶去除植物细胞 表面既有红色荧光又有绿色荧光时可判断该 的细胞壁，A错误。融合的原生质体再生出 原生质体是由番茄和马铃薯融合而成的。 细胞壁标志着原生质体融合完成，之后才能 (4)图中过程①是再分化，其培养基常添加的 形成愈伤组织，B正确。体细胞杂交获得的杂 植物激素是生长素和细胞分裂素，可影响细 种植林细胞中只有一个细胞核，C错误。通过 胞分裂和细胞分化的方向。(5)植物原生质体 愈伤组织再生出多个完整植株的过程没有生 融合过程中，融合后形成的细胞内染色体数 殖细胞的参与，属于无性繁殖，D正确。 目等于融合前的两细胞核内染色体数之和， 11.解析(1)植物细胞具有全能性，故用分化的 若番茄细胞内有m条染色体，马铃著细胞内 植物细胞可以培养成完整的植林。(2)形成层 有n条染色体，则番茄一马铃薯细胞中的染色 细胞分化程度低、全能性高，易培养成功，所以 体数为m十n,在有丝分裂后期由于着丝粒分 要选取含有形成层的组织进行组织培养。 裂导致染色体数目加倍，故有丝分裂后期细 (3)培养愈伤组织过程中，需要一定的营养和 胞内含2(m十n)条染色体。 激素诱导等条件，步骤⑤和步骤⑥在培养过程 答案(1)纤维素酶和果胶酶(2)细胞膜的 中需要的生长素和细胞分裂素的比例不同，所 流动性、植物细胞的全能性(3)聚乙二醇（或 以，从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基。 PEG)3融合的细胞表面既有红色荧光又 在培养基上愈伤组织通过细胞的分化（再分 有绿色荧光(4)生长素和细胞分裂素 化)过程，最终可形成试管苗。(4)试管苗需要 (5)2(m+n) 光照培养，以便诱导叶绿素的形成，使试管苗 作业（六）植物细胞工程的应用 能够进行光合作用，发育成正常的植株。 (5)组织培养植株是在离体植物器官、组织、细 1.C 细胞具有增殖的能力是形成子细胞，A错 胞等的基础上获得的，其理论基础是植物细胞 误；细胞分化是形成不同形态结构和功能的细 具有全能性，一般可以保持优良品种的遗传特 胞，B错误；不能说明生物体具有顽强的生命 性。植物组织培养技术没有经过两性生殖细 力，D错误。 胞的融合，属于无性繁殖。 2.C植物微型繁殖技术可以高效、快速地实现 答案(1)全能性（或形成完整植株所需的全 种苗的大量繁殖，A正确：以植物组织培养得 部基因)(2)形成层容易诱导形成愈伤组织 到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，通 (3)诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形 过人工薄膜包装得到的种子，使自然状态下不 成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例： 结子的植物得以繁殖，B正确：诱变处理的原理 不同分化（或再分化）(4)诱导叶绿素的形 是基因突变或染色体变异，突变具有不定向 成，使试管苗能够进行光合作用(5)遗传特 性，C错误；可通过植物组织培养技术获取次生 性无性 代谢物，如紫杉醇，紫草宁，D正确。 12.解析(1)分析题图可知，过程①是利用酶解：3.D花药通过组织培养形成试管苗要采用组织 法获取原生质体，常用的酶是纤雏素酶和果 培养技术，该过程要先经过脱分化形成愈伤组 胶酶。(2)植物体细胞杂交依据的生物学原理 织，再通过再分化形成试管苗；由水稻的基因型 主要有细胞膜的流动性、植物细胞的全能性。 为AaBb可知水稻为二倍体，其配子含一个染色 35 ⑧e 体组，由配子发育成的试管苗的体细胞中含有一：8.C对作为外植体的紫草叶片进行消毒处理既 个染色体组：试管苗为单倍体，是高度不育的，不 可保证细胞活性也可减轻污染，A不符合题 能通过有性生殖繁殖后代，不能直接用于生产。 意：培养基中要加入生长素和细胞分裂素类植 4.D由图可知，①是去除植物细胞壁获得原生 物激素保证已分化的植物细胞脱分化形成愈 质体的过程，由于植物细胞壁的主要成分是纤 伤组织，B不符合题意：紫草宁是愈伤组织的产 维素和果胶，根据酶的专一性，该过程需要用 物，无需再分化得到完整的植株，C符合题意； 纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，A正确：②是 在培养细胞的过程中要不断通入无菌空气以 诱导植物原生质体融合的过程，常使用聚乙二 保证氧气的充足供应，D不符合题意。 醇作为诱导剂，B正确：过程②③获得的融合细 9.ACD过程a由花粉粒变为单倍体植株，一定 胞c的染色体组成可能是MMMM、NNNN、 要经过花药离体培养，A正确：基因型为Aabb MMNN等，其中染色体组成为MMNN的融合 的玉米能产生2种基因型的花粉：Ab和ab,经 细胞是最理想的细胞，C正确：通过过程⑥培养 花药离体培养后可得到2种单倍体幼苗，幼苗 获得的植株不一定都能合成有效成分A和B, 再经秋水仙素处理后得到AAbb和aabb2种 D错误。 基因型的可育玉米，B错误；C是脱分化，d是再 5.C由于单倍体育种通过染色体加倍后当年就 分化，C正确：过程a和c、d是植物细胞培育成 可获得纯合的、能稳定遗传的正常植株，所以缩 了植物个体，所以能够说明植物细胞具有全能 短了育种年限，节约了人力和物力。 性，D正确。 6.B迷迭香顶端幼嫩的茎段，细胞分裂旺盛，且 :10.BD愈伤组织是脱分化形成的无定形的薄壁 病毒较少，适合用作外植体，A正确。植物激 细胞组成的排列疏松、无规则的组织，A正 素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱 确：次生代谢物是指某些微生物生长到稳定 分化和再分化的关键激素，它们的浓度、比例 期后，以结构简单、代谢途径明确的初生代谢 等都会影响植物细胞的发育方向，NAA(α蔡 物为前体，通过复杂的次生代谢途径所合成 乙酸)是生长素类调节剂，诱导愈伤组织时可 的各种复杂的化合物，不是一直生成的，B错 以加入NAA,但不能加入脱落酸，B错误。悬 误：第12天左右时，愈伤组织千重变化量小， 浮培养时需将愈伤组织打散成单个细胞或较 所以大黄素含量较低可能是念伤组织生长缓 小的细胞团，以提高其与营养物质的接触面 慢导致，C正确：激素有微量高效的特点，不会 积，从而提高迷选香酸的产量，C正确。由题意 大量合成，D错误。 可知，加入诱导剂茉莉酸甲酯可大幅提高迷迭：11.解析(1)新生营养芽细胞的分化程度低，容 香酸的产量，据此推测，茉莉酸甲酯改变了迷 易诱导形成愈伤组织，所以进行植物组织培养 迭香次生代谢产物的合成速率，D正确。 时，通常选择新生营养芽作为外植体。外植体 7.B途径1是通过植物组织培养技术获得脱毒 经诱导后形成愈伤组织的过程称为脱分化。 苗（个体），再从果实中获得相应的产物，体现了 2,4D为生长素类调节剂，能够促进愈伤组织 细胞的全能性：途径2是采用植物细胞培养技 形成。(2)生产上常用秋水仙素或低温诱导染 术获得大量细胞，进而由细胞产生大量产物， 色体数目加倍而获得多倍体。染色体可被酷 未体现细胞的全能性，A正确。途径2中培养 酸洋红液或甲紫溶液等碱性染料染成深色，因 的愈伤组织是高度液泡化的没有特定形态的 此观察计数染色体数目时，常用醋酸洋红液或 薄壁细胞团，不需要再分化就能产生特定的细： 甲紫溶液对染色体染色。(3)植物细胞壁的主 胞产物，通过液体培养基来大量培养高产细胞 要成分是纤维素和果胶，可用纤维素酶和果胶 系，可以实现对辣椒素的工业化生产，B错误， 酶去除细胞壁，获得具有活力的原生质体。愈 C正确。植物组织培养中，培养基生长素用量 伤组织细胞经过再分化可发育成植物体。 与细胞分裂素用量的比值高时，有利于根的分 答案(1)细胞分化程度低，容易诱导形成愈 化：比值低时，有利于芽的分化，故诱导愈伤组 伤组织脱分化2,4D(2)秋水仙素或低 织分化成根还是芽，需要通过平衡生长调节剂 温醋酸洋红液（或“甲紫溶液”）(3)纤维素 的配比进行调控，D正确。 酶和果胶原生质体再分化 36 12.解析(1)以南方红豆杉叶为原料获得生产紫 细胞靠在一起限制细胞的生长和增殖，A正 杉醇的愈伤组织需要通过细胞的脱分化产 确：之所以用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物 生，愈伤组织细胞具有较强的分裂分化能力。 组织使之分散成单个细胞，是因为细胞间的物 这一技术的成功实现了细胞产物的工厂化生 质主要是蛋白质，而酶具有专一性，B正确：细 产。(2)对比分析两个曲线图可知：培养后期， 胞培养所需气体主要有O2和CO2,O2是细胞 培养的细胞数量最少、某些代谢产物积累等 代谢所必需的，CO2的主要作用是雏持培养液 导致紫杉醇产量下降。植物细胞培养过程需 的pH,所以要将培养瓶置于95%空气和5% 要充足的氧气，因此，在培养过程中，要不断通 CO2的混合气体的培养箱中进行培养，C错误； 入无菌空气并进行搅拌，其目的是防止微生 大多数动物细胞培养时，细胞具有贴壁生长和 物污染，保证O2供应充足，使细胞与培养液充 接触抑制的特点，这要求培养瓶的内表面光 分接触。与传统方法获得紫衫醇相比，利用植 滑、无毒、易于贴附，D正确。 物组织培养技术生产紫杉醇，具有产量高、节 4.A胰蛋白酶的作用是消化组织细胞间的物 约资源、保护环境等优点。(3)赤霉素类植物 质，使组织分散成单个细胞或使细胞从培养瓶 生长调节剂的主要作用是促进培养细胞的 壁上脱落，A正确；胰蛋白酶的作用是消化组 伸长。 织细胞间的物质，但分解产生的多肽并不作为 答案(1)脱分化分裂分化（分生）细胞产 细胞分裂和生长的营养，B错误；胰蛋白酶分解 物的工厂化生产(2)培养的细胞数量最少、 细胞间的蛋白质，不是破坏细胞结构，故一般 某些代谢产物积累等防止微生物污染，保 对细胞膜上的糖被不起作用，C错误：使用胰蛋 证氧气供应充足，使细胞与培养液充分接触 白酶的目的是分解组织细胞间的物质，不会去 产量高、节约资源、保护环境(3)促进培养 掉细胞膜，D错误。 细胞的伸长 5.A应选择幼龄动物的皮肤组织进行动物细胞 培养，因为幼龄动物细胞分裂能力较强，A正 作业（七）动物细胞培养 确：甲过程需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处 1.D培养保留接触抑制的细胞在培养瓶瓶壁上 理，B错误：丙过程是传代培养，体外培养的动 只能形成单层细胞，A错误：传代培养时，悬浮 物细胞除贴壁生长外，有的细胞还可以悬浮在 培养的细胞可直接用离心法收集，B错误；细胞 培养液中生长增殖，C错误：原代培养也会出现 的传代培养到一定阶段时，随着培养时间的延 接触抑制现象，D错误。 长和细胞不断分裂，一方面细胞分裂次数是有： 6.B保存脐带血的关键是保存脐带血中的千细 限的，一方面细胞之间相互接触而发生接触抑 胞，因为干细胞更易体现细胞的全能性，A正 制，另一方面会因为营养物质不足和代谢物积 确：脐带血中的干细胞不能治疗所有的疾病， 累而不利于生长或发生中毒而死亡，所以细胞 如传染性疾病等，B错误：用脐带血治疗疾病涉 的传代培养次数通常是有限的，C错误；动物细 及细胞工程，一定需用到动物细胞培养技术， 胞培养中定期更换培养液可以清除代谢物， C正确：自体干细胞移植通常不会发生免疫排 D正确。 斥反应，D正确。 2.C动物细胞培养的适宜pH为7.2~7.4，胃 ：7.C胚胎千细胞具有增殖能力，可以增殖分化 蛋白酶在此pH条件下会失活，不能发挥作用： 出各种类型的体细胞，A正确：胚胎千细胞具 培养动物细胞时将动物组织分散成单个细胞 有全能性，能诱导分化成各种体细胞，B正确； 时，可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，形成分 胚胎干细胞能连续进行有丝分裂，故具有细胞 散的单个细胞；纤维素酶和盐酸酒精混合液不 周期，C错误：胚胎千胞比神经细胞的分裂能 能分解细胞间的蛋白质，并且盐酸酒精混合液 力强，因此比神经细胞容易培养，D正确。 可影响细胞活性。 8.D动物细胞培养所需气体主要有O2和CO2, 3.C进行动物细胞培养时，首先将取自动物胚： O2是细胞代谢所必需的。传代培养时，培养皿 胎或幼龄动物的器官或组织剪碎，用胰蛋白酶 不能密封，A错误。处于指数增长期的细胞形 或胶原蛋白酶处理使之分散成单个细胞，因为 态和生理特性相对稳定，适合进行传代培养， 37