第2章 第1节 第1课时 植物细胞工程的基本技术-【成才之路·练案】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程同步新课程学习指导(人教版)

酵母菌无氧呼吸产生了二氧化碳，但是没有消耗氧气，因此发 酵罐中的气压不会低于大气压，C正确；葡萄酒发酵的原料是 糖类，因此可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何 时终止发酵，D正确。 8.(1)诱变育种扩大培养快速增加菌种的数量 (2)残留在培养基中的化学药物会抑制青霉菌的生长繁殖 (3)温度、pH、溶解氧、罐压、营养物质微生物数量、产物 浓度 (4)过滤、沉淀 【解析】(1)青霉素高产菌株是通过诱发基因突变并筛选得 到的。由于发酵工程用的菌种数量庞大，因此，在接种前需进 行扩大培养，以获得足够多的菌种。(2)灭菌所用化学药物对 各种微生物均有一定的杀灭能力，残留在培养基中的药物也 会抑制接种的青霉菌的生长繁殖。(3)发酵过程中必须严格 控制好温度、H、溶解氧、罐压、营养物质等发酵条件，使发酵 全过程处于最佳状态；同时定期检测微生物数量、产物浓度 等，以了解发酵进程，实施终止发酵或更换发酵液。(4)发酵 完成后，如果产品是菌种，则需要采用过滤、沉淀等方法获得 细胞。 练案[5] 学业考达标练 1.D植物的体细胞具有发育成完整个体所必需的全部基因，即 植物细胞的全能性，是植物组织培养的理论基础之一，A、C正 确：高度分化的细胞只有处于离体状态且有适宜的生长条件 时才有可能表现出全能性，B正确；从一粒玉米种子长成一棵 植株是自然生长过程，不能体现植物细胞的全能性，D错误。 2.C形成愈伤组织需要在消毒、灭菌条件下进行，因为只有在 消毒、灭菌条件下，才能保证培养出的组织、细胞避免感染，否 则培养基内将长出许多微生物，与离体细胞争夺营养与生存 空间，使其不能形成愈伤组织。由于此阶段形成的是愈伤组 织，并没有形成具有根、茎、叶的植物体，因此不需要光照。 3.C高度分化的植物细胞处于离体状态时，在一定的营养物质 和外界条件下才能表现全能性。 4.D幼嫩组织细胞的分化程度较成熟组织细胞的低，因此幼嫩 组织较成熟组织易培养成功，A正确：植物组织培养时需要用 体积分数为70%的酒精和质量分数为5%左右的次氯酸钠溶 液对离体幼茎进行消毒，B正确：植物组织培养需要适宜的温 度环境，C正确：生长素与细胞分裂素的含量之比较高时，有 利于根的形成，D错误。 5.C植物体细胞杂交不需要考虑亲本间是否存在生殖隔离。 6.D植物细胞有细胞壁，细胞壁阻碍细胞的杂交，由于植物细 胞壁的成分主要是纤维素和果胶，根据酶的专一性原理，在进 行体细胞杂交之前，必须先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞 壁，获得具有活力的原生质体，A错误；愈伤组织是由已分化 的细胞经过脱分化，即失去其特有的结构和功能，转变成未分 化的细胞，进而形成不定形的薄壁组织团块，B错误：杂种细 胞的染色体数不一定是原细胞染色体数的2倍，一般为两亲 本细胞染色体数之和，C错误；生物体中基因的作用是相互 的，且基因控制相关性状，“番茄一马铃薯”杂种植株未表现 出亲本的所有性状与基因无法有序表达有关，D正确。 7.D液泡中含有糖类、无机盐、色素和蛋白质等，其中的色素是 指水溶性色素，如花青素，A正确：适当增加培养物转移至新 鲜培养基的频率可减少氧化剂的浓度，从而减少褐变，B正 确；根据题干信息“在蓝莓组织培养过程中，外植体切口处细 胞被破坏，多酚类化合物被氧化成褐色醌类化合物，这一过程 2 称为褐变”可知，在培养基中添加合适的抗氧化剂以减少褐 变，C正确：宜选用蓝莓幼嫩叶片为材料制备外植体，因为幼 嫩的植物组织分生能力强，且褐变程度低，D错误。 8.（1)纤维素酶果胶酶 (2)电融合法、离心法杂种细胞再生出新的细胞壁 (3)存在生殖隔离能够打破生殖隔离，实现远缘杂交育种， 培育植物新品种 【解析】(1)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，根据 酶的专一性原理，可采用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。 (2)诱导原生质体融合的方法包括：物理法（电融合法、离心 法等)和化学法（聚乙二醇融合法、高Ca2+一高pH融合法 等)；原生质体融合完成的标志是杂种细胞再生出新的细胞 壁。(3)通常情况下，由于白菜和甘蓝之间存在生殖隔离，因 此白莱和甘蓝有性杂交是不能成功的；植物体细胞杂交技术 和传统杂交技术相比，其优点是能够打破生殖隔离，实现远缘 杂交育种，培育植物新品种。 选择考提升练 1.C对不耐高温的植物激素除菌时无法用高压蒸汽灭菌法，可 以用滤膜过滤除菌，再添加到已灭菌的培养基中，A正确：接 种室和超净工作台等，可用紫外线进行消毒，镊子、剪刀等金 属器具可灼烧灭菌，B正确：植物组织培养中的外植体用体积 分数为70%的酒精和质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液进 行消毒，外植体取出后，在无菌水中清洗了消毒液后才能接种 到培养基中，C错误：玻璃培养皿常采用干热灭菌法灭菌，D 正确。 2.A移栽前应先将培养瓶的封口膜打开，让试管苗在培养箱内 生长几日，A错误：移栽的基质可以是消过毒的蛭石或者珍珠 岩，等幼苗长壮后再移栽到土壤中，B正确；移栽时需用流水 清洗根部的培养基，C正确：最后幼苗需移植到消过毒的新环 境下生活一段时间，等幼苗长壮后再移栽到土壤中，D正确。 3.B利用外植体得到根与芽或完整植株的过程一般需要添加 生长素和细胞分裂素等植物激素，A正确；由题干可知，器官 发生的两种途径都需要利用外植体诱导得到根与芽或完整植 株，而不能在母体植物上直接完成，B错误：器官发生途径过 程中通过诱导外植体经细胞分裂、分化得到，这一过程中存在 基因选择性表达，C正确：器官发生的原理是植物细胞的全能 性，植物细胞具有全能性的原因是高度分化的细胞的细胞核 中具有该物种的全套遗传信息，D正确。 4.B植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，①过程用纤维素 酶和果胶酶去除植物细胞壁，A错误；人工诱导原生质体融合 的方法包括物理法（电融合法、离心法）、化学法（聚乙二醇融 合法)等，B正确；③表示脱分化、④表示再分化，培养的目的 不一样，培养基的成分有差别，例如③与④中植物激素的浓度 和比例不同，C错误：获得的耐盐植株由于基因表达的调控， 不一定能表现出双亲全部优良性状，D错误。 5.B植物体细胞杂交能克服远缘杂交不亲和的障碍，亲缘关系 远近不影响该技术实施，不需要考虑，A错误；栽培品种（二倍 体)与野生型（二倍体）体细胞杂交，融合细胞含有两个物种 的染色体组，可获得异源四倍体，B正确：由杂种细胞→杂种 植株，该过程的原理是植物细胞的全能性，C错误；两种植物 杂交后得到的F,表现为不可育，不能产生正常的配子，因而 不能利用单倍体育种的操作手段较快获得所需植株，D错误。 6.C目标品系M和目标品系N都为四倍体，染色体组数相同， A正确；目标品系M和目标品系N都为四倍体，二者的体细 胞内的核DNA数相同，B正确；根据题意分析，目标品系M的 基因组成为AAaaBBbb(F,为AaBb时加倍)；而目标品系N的 基因组成为AaaaBbbb(由品系甲Aabb和品系乙aaBb融合而 成)，二者相关基因组成不相同，二者的表型也不一定相同，C 错误，D正确。 7.C由愈伤组织到②幼苗，适当提高培养基中生长素/细胞分 裂素的比例，有利于促进根的形成，A错误：①是普通小麦(2W =42)的原生质体和耐盐偃麦草(2N=70)的原生质体融合而 成的，有四个染色体组（异源四倍体），“山融3号”是融合后 的原生质体经植物组织培养得到的，其体细胞也含有四个染 色体组（异源四倍体），一个染色体组含21或35条染色体，B 错误；“山融3号”有四个染色体组（异源四倍体），与普通小 麦(2W=42)之间存在生殖隔离，为不同物种，C正确；土壤盐 渍化只能对偃麦草耐盐性进行选择，偃麦草出现耐盐性的根 本原因是变异，D错误。 8.(1)脱分化再分化生长素细胞分裂素不同基因的 选择性表达 (2)培养基和器械酒精灯火焰 (3)幼嫩枝条生理状况好，容易诱导脱分化和再分化（或容易 诱导脱分化形成愈伤组织)愈伤组织18~22℃倒插 (4)诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需 的生长素和细胞分裂素的比例不同诱导叶绿素的合成，使 试管苗能够进行光合作用 (5)移栽前先打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几 日。用流水清洗掉根部的培养基后，将幼苗移植到消过毒的 蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土 【解析】(1)菊花组织培养过程中生长素和细胞分裂素是启 动细胞分裂、脱分化(B)和再分化(C)的关键激素。愈伤组织 细胞与枝条韧皮部细胞的形态结构不同，其根本原因是基因 的选择性表达。(2)实验中要注意无菌操作，所以要对外植 体、超净工作台等消毒，对培养基和器械等灭菌，接种操作必 须在酒精灯火焰旁进行。(3)幼嫩枝条生理状况好，容易诱导 脱分化和再分化（或容易诱导脱分化形成愈伤组织），因此外 植体一般选择未开花的幼嫩枝条。接种时将外植体的13~ 12插入诱导愈伤组织的培养基中，然后将接种后的培养瓶 置于18~22℃的培养箱中培养。接种时要注意外植体的方 向，不要倒插。(4)B过程（诱导愈伤组织形成）和C过程（诱 导愈伤组织分化形成试管苗)所需的生长素和细胞分裂素的 比例不同，故从B过程到C过程需要更换新的培养基。诱导 愈伤组织分化形成试管苗期间要给予适当光照，其可诱导叶 绿素的合成，使试管苗能够进行光合作用。(5)试管苗在移栽 入土前需要进行的具体处理工作为：移栽前先打开封口膜或 瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日。用流水清洗掉根部的 培养基后，将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待 其长壮后再移栽入土。 练案[6] 学业考达标练 1.D植物组织培养技术不仅可以保持优良亲本的遗传特性，还 可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖，A、B不符合题意：利 用该技术还可以培育脱毒苗，因为选材部位是植物分生区附 近的新生组织，没有或极少感染病毒，C不符合题意；经该技 术培育的植株跟亲本基因型相同，D符合题意。 2.C进行作物脱毒时常采用茎尖作为外植体，原因是茎尖病毒 极少，甚至无病毒，切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生 的植株就可能不带病毒，C符合题意。 3.A由题意知，用甲基磺酸乙酯处理野生烟草愈伤组织后，培 育出了抗盐碱的烟草，即产生了抗性新基因，所以比较各选 项，只有A选项符合题意。 2 4.A要获得细胞产物，只需要培养到愈伤组织阶段即可，不需 要培育成红豆杉幼苗，A符合题意。 5.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。 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。 6.B茎段扦插、幼芽嫁接、幼叶与茎尖等部位的组织培养等方 法可以快速繁殖种苗，且能保持亲本的优良性状；花粉粒通过 减数分裂产生，离体培养可能会产生和亲本不同的性状。 7.A在植物组织培养过程中，培养的细胞一直处于不断分生的 状态，容易受到一些条件的影响而产生突变。 8.(1)植物组织培养技术植物细胞的全能性 (2)提供能量和维持渗透压 (3)生长素和细胞分裂素的用量比例不同 (4)茎（芽）尖茎（芽）尖分生区病毒极少，甚至无病毒 (5)光照 【解析】(1)题述操作应用的是植物组织培养技术，其理论 基础是植物细胞具有全能性。(2)蔗糖在培养基中，可作为碳 源，也可为植物生长提供能量且维持一定的渗透压。(3)植物 组织培养中的关键性激素是生长素和细胞分裂素；这两种激 素比例不同会影响植物细胞发育方向，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，比值低时，有利 于芽的分化、抑制根的形成。(4)由于茎尖、芽尖分生区无病 毒或病毒极少，因此常作为植物组织培养中的外植体。(5)植 物生长需要进行光合作用，因此，需将接种了外植体的锥形瓶 置于18~22℃、无菌和光照条件下培养，当试管苗长到3~4 片叶时即可移栽。 选择考提升练 1.B为了避免杂菌污染，植物细胞悬浮培养的培养基需经无菌 处理，A正确：纤维素酶和果胶酶充分处理植物细胞获得的是 原生质体，不能获得单个完整的悬浮细胞，B错误：细胞的正 常生长需要适宜的条件，因此，为使悬浮细胞正常生长，培养 基需保持适当的温度、H和渗透压，C正确；利用悬浮培养技 术生产次生代谢物，可减少植物资源的消耗，同样也不受季节 和天气的限制，D正确。 2.C该育种方法为单倍体育种，可以明显缩短育种年限。过程 ①是杂交，过程②是减数分裂，过程③是花药离体培养，过程 ④是用秋水仙素处理使单倍体的染色体数目加倍。过程③利 用了植物组织培养技术，不需要受精，而是由雄配子直接发育 成幼苗。 3.B马铃薯茎尖病毒极少，甚至无病毒，因此可利用马铃薯茎 尖进行组织培养形成脱毒苗，所依据的原理是细胞的全能性， A正确：培育的脱毒苗不具有抗病毒的能力，B错误：实验结 果表明茎尖越小，脱毒率越高，成苗率越低，C正确：根据实验 结果分析可知，在茎尖外植体大小为0.27m时，脱毒率和成 苗率均较高，因此马铃薯脱毒培养中茎尖外植体的适宜大小 为0.27mm,D正确。 4.C②③过程要进行严格的灭菌处理，防止杂菌污染，①过程 只需消毒，A错误：秋水仙素作用于细胞分裂前期抑制纺锤体 的形成，B错误；②过程为脱分化，③过程为再分化，两过程中 两种激素的比例不同且培养过程会产生代谢废物以及营养消 耗等，故②③过程需要更换培养基，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 =1:1:4,④过程形成的植株中纯合子占1/3，D错误。 5.D植物微型繁殖技术具有的优点：能保持植物原有的优良的 遗传特性，繁殖速度快，不受季节、气候和地域的限制等，但不 能打破生殖隔离，A错误：单倍体育种可以快速获得具有优良 性状的纯合子，缩短育种年限，而非有利于获得突变体，B错 14练案[5]第2章第1节 [第1课 学业考达标练 一、选择题 1.下列有关植物细胞全能性的说法，错误的是 A.体细胞具有发育成完整个体所必需的全部 基因 B.高度分化的细胞只有处于离体状态时才有 可能表现出全能性 C.植物细胞的全能性是植物组织培养的理论 基础之 D.从一粒玉米种子长成一棵植株体现了细胞 具有全能性 2.在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈 伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的 A.消毒、灭菌 B.适宜的温度 C.充足的光照 D.适宜的养料和激素 3.植物细胞表现全能性的必要条件是( A.给予适宜的营养和外界条件 B.导入其他植物细胞的基因 C.脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件 D.将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细 胞内 4.下列关于影响植物组织培养的因素的叙述，错 误的是 ( A.幼嫩组织较成熟组织易培养成功 B.给离体幼茎消毒需要用到次氯酸钠溶液 C.植物组织培养需要适宜的温度环境 D.生长素与细胞分裂素的含量之比较高时， 有利于芽的形成 5.设计植物体细胞杂交实验是为获得性状优良 的新品种作物，通常不需要考虑的是( A.选择具有优良性状的亲本 B.选择去除细胞壁的酶 ·植物细胞工程的基本技术] C.亲本间存在的生殖隔离 D.培养基中生长素和细胞分裂素的浓度及 比例 6.植物体细胞杂交技术可克服种间生殖隔离。 应用该技术获得“番茄一马铃薯”杂种植株， 拓展了植物的种质资源。下列叙述正确的是 () A.植物细胞壁的水解需要纤维素酶和几丁 质酶 B.愈伤组织是由已分化的细胞所构成的细 胞团 C.杂种细胞的染色体数一定是原细胞染色体 数的2倍 D.“番茄一马铃薯”杂种植株未表现出亲本的 所有性状 7.蓝莓细胞富含花青素等多酚类化合物。在蓝 莓组织培养过程中，外植体切口处细胞被破 坏，多酚类化合物被氧化成褐色醌类化合物， 这一过程称为褐变。褐变会引起细胞生长停 滞甚至死亡，导致蓝莓组织培养失败。下列叙 述错误的是 () A.花青素通常存在于蓝莓细胞的液泡中 B.适当增加培养物转移至新鲜培养基的频率 以减少褐变 C.在培养基中添加合适的抗氧化剂以减少 褐变 D.宜选用蓝莓成熟叶片为材料制备外植体 二、非选择题 8.如图是“白菜一甘蓝”的培育过程示意图，请 据图回答下列问题。 白菜细胞原生质体 回回 正在融合的 杂种 原生质体 甘蓝细胞原生质体 细胞 植株 0 (1)为了得到原生质体需先用 和 来处理白菜细胞和甘蓝细胞。 (2)诱导原生质体融合的方法有多种，常用的 物理方法有 等，原生质体融合完成的标志是 (3)通常情况下，白菜和甘蓝有性杂交是不能 成功的，原因是 植物体细胞杂交技术和传统杂交技术相 比，其优点是 选择考提升练 一、选择题 1.植物组织培养过程中，无菌操作步骤至关重 要。下列关于无菌操作的叙述，错误的是 ( A.不耐高温的植物激素需过滤除菌后才能添 加到已灭菌的培养基中 B.超净工作台可用紫外线消毒，镊子、剪刀可 灼烧灭菌 C.植物材料用次氯酸钠溶液消毒后接种到培 养基中 D.玻璃培养皿常采用干热灭菌法灭菌 2.植物组织培养过程中分化成的幼苗需要移栽， 下列关于移栽措施的说法错误的是（) A.移栽时，应打开培养瓶的封口后马上移植 B.移栽的基质可以是消过毒的蛭石或者珍 珠岩 C.移栽时需用流水清洗根部的培养基 D.最后幼苗需移植到消过毒的新环境下生活 一段时间，等幼苗长壮后再移栽到土壤中 3.器官发生途径是指利用外植体脱分化产生愈 伤组织再分化产生根与芽，或者直接从外植体 上诱导不定芽并最终长成完整植株的过程。 下列叙述错误的是 A.器官发生途径一般需要添加植物激素 B.器官发生途径能在母体植物上直接完成 C.器官发生途径过程中存在基因选择性表达 D.器官发生途径依赖于细胞核中的全套遗传 信息 4.土壤盐渍化是指盐分在土壤表层积累的现象。 科学家利用甲、乙两个不同的物种培育耐盐新 品种的过程如图所示。下列分析正确的是 植物甲 原生质体甲 八①A 、②.杂种③、愈伤 植物乙 、原生质体乙 细胞组织 耐盐 ④ 植株高盐培养基 A.①过程可以使用胰蛋白酶去除植物细胞壁 B.②过程可以利用电融合法诱导原生质体 融合 C.③④过程所用的培养基成分除盐浓度外均 相同 D.耐盐植株一定表现出双亲全部优良性状 5.植物体细胞杂交育种的一个重要应用是将具 有生殖隔离的栽培品种（二倍体）与相关的野 生型（二倍体）作为亲本，经过原生质体融合、 选择与再生，使栽培品种获得野生型的抗性特 征。下列说法正确的是 () A.该过程需要考虑栽培品种和野生型亲缘关 系的远近 B.由亲本体细胞杂交可获得可育的异源四 倍体 C.由杂种细胞→杂种植株，该过程的原理是 细胞膜的流动性 D.两种植物杂交后，得到的F1再利用单倍体 育种，也可较快获得所需植株 6.马铃薯抗病(A)对易感病(a)为显性，块茎大 (B)对块茎小(b)为显性。现利用品系甲 (Aabb)和品系乙(aaBb)培育抗病块茎大的新 品种。科学家利用了以下两种途径进行培育。 下列有关叙述错误的是 秋水仙 品系甲 杂交 素处理 目标品 F 系M 品系乙 途径 品系甲→原生质体甲 →杂种细胞 品系乙一→原生质体乙 目标品系N 途径二 A.目标品系M和目标品系N的染色体组数 相同 B.目标品系M和目标品系N体细胞内的核 DNA数相同 C.目标品系M和目标品系N的相关基因组成 相同 D.目标品系M和目标品系N的表型不一定 相同 7.土壤盐渍化是目前制约农业生产的全球性问 题，我国科学家用普通小麦(2N=42)与耐盐 偃麦草(2N=70)体细胞杂交获得耐盐新品种 “山融3号”，培育过程如图所示，序号代表过 程或结构。下列分析正确的是 普通小麦 去壁 小麦原生质体 、PEG原生 耐盐偃麦草 偃麦草原生质体 ·质体 胞 山融3号选择 生 回限销茅金伤组织。一向 A.由愈伤组织到②适当提高培养基中生长 素/细胞分裂素的比例，有利于促进芽的 形成 B.①和“山融3号”体细胞均含有两个染色体 组，每个染色体组含56条染色体 C.“山融3号”与普通小麦之间存在生殖隔 离，为不同物种 D.土壤盐渍化可能是导致偃麦草出现耐盐性 的根本原因 172 二、非选择题 8.菊花的组织培养的大致过程如图所示，请据图 回答下列问题。 菊花植物体A未开花的幼嫩枝条B愈伤组织 D个 C 试管幼苗 (1)菊花组织培养过程中，启动细胞分裂、B (填名称)、C （填名称) 的关键激素是 和 。通 过B过程产生的愈伤组织细胞与枝条韧 皮部细胞的形态结构 (填“相同” 或“不同”)，其根本原因是 (2)实验中要注意无菌操作，所以要对外植 体、超净工作台等消毒，对 等灭菌，接种操作必须在 旁进行。 (3)外植体一般选择未开花的幼嫩枝条，原因 是 接种时将外植体的1/3~1/2插入诱导 的培养基中，然后将接种后的培 养瓶置于 (温度)的培养箱中培 养。接种时要注意外植体的方向，不要 (4)从B过程到C过程需要更换新的培养基， 其原因是 C过程要进行光照培养，其作用是 (5)试管苗在移栽入土前需要进行哪些处理 工作？