第2章 第1节 第2课时 植物细胞工程的应用-【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)

练案[6] 第2章第1节 [第2 学业考达标练 一、选择题 1.通过植物组织培养技术繁育农作物，其优点不 包括 A.加快繁育速度 B.保持亲本优良性状 C.培育出脱毒苗 D.改变植物的基因型 2.利用马铃薯的块茎进行无性繁殖，种植的世代 多了以后往往会因感染病毒而减产，为此农户 都希望得到无病毒的幼苗进行种植。获得无 病毒幼苗的最佳办法是 A.选择优良品种进行杂交 B.在田间喷洒消毒剂 C.利用茎尖进行组织培养 D.人工诱导基因突变 3.科研人员用甲基磺酸乙酯处理野生烟草的愈 伤组织后，培育出了抗盐碱的烟草。甲基磺酸 乙酯的作用是 A.诱发愈伤组织细胞发生突变 B.诱导愈伤组织细胞中染色体数目加倍 C.对愈伤组织进行消毒 D.诱导愈伤组织再分化出芽和根 4.利用植物细胞培养技术从红豆杉细胞中提取 抗癌药物紫杉醇，不需要进行的是 () A.选择适当的分化培养基培育红豆杉幼苗 B.选取合适的外植体并对其进行消毒 C.外植体需接种在无菌的固体培养基上培养 D.控制植物激素的种类和比例，诱导产生愈 伤组织 5.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.水稻种子萌发并长成新个体 C.扦插的葡萄枝条长成新个体 D.柳树芽发育成枝条 1 课时植物细胞工程的应用] 6.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 7.在植物组织培养过程中，容易获得突变体的主 要原因是 ( A.培养的细胞一直处于不断分生的状态 B.培养基营养丰富，易于植物生长 C.纺锤丝的形成容易受到抑制 D.DNA的复制容易受到抑制 二、非选择题 8.马铃薯是一种重要的经济作物，传统的繁殖方 式感染病毒严重，导致产量大大降低。科研人 员利用种苗脱毒技术可有效解决这个问题，基 本操作流程如下，请回答下列问题。 配制培养基→外植体的取材和消毒 结果检测←—培养和移栽←—剥离和接种 (1)该技术称为 其理论基础是 (2)配制培养基，应加入一定量的琼脂、蔗糖、 无机盐、维生素、有机添加物等营养物质， 蔗糖除作为碳源外，还具有 的功能。 (3)利用种苗脱毒技术培育马铃薯，常用的培 养基有脱分化培养基、生芽培养基、生根 培养基，这三种培养基的主要差异在于 73 (4)在培育过程中，选取的外植体是 ,原因是 (5)对形成的愈伤组织进行培养时需将接种 了外植体的锥形瓶置于18~22℃、无菌和 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 一、选择题 1.植物细胞悬浮培养是将单个细胞或细胞团进 行液体培养增殖的技术。下列叙述错误的是 A.植物细胞悬浮培养的培养基需经无菌处理 B.经纤维素酶和果胶酶充分处理后，植物细 胞团分散为单个完整的悬浮细胞 C.为使悬浮细胞正常生长，培养基需保持适 当的温度、pH和渗透压 D.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 2.用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d) 易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种 的方法如下： 高秆抗锈病 ×①F,②，雄配子③幼苗④选出符合要求的品种 矮秆易染锈病 下列有关此种育种方法的叙述，正确的是 A.这种育种方法叫作杂交育种 B.过程④必须使用生长素处理 C.这种方法最大的优点是缩短育种年限 D.过程③必须经过受精作用 3.科研人员研究了马铃薯茎尖外植体大小对幼 苗的成苗率和脱毒率的影响，结果如图。下列 相关叙述错误的是 -174 百分率% 100 口成苗率 口脱毒率 60 30 0 012 0.27 0.60茎尖大小Wmm A.培育脱毒苗所依据的原理是细胞的全能性 B.培育的脱毒苗具有抗病毒的能力 C.实验结果表明茎尖越小，脱毒率越高，成苗 率越低 D.根据本实验，培养脱毒苗时茎尖的适宜大 小为0.27mm 4.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 秋水 ②●仙素 花药 愈伤组织愈伤组织 A.①②③过程要进行严格的灭菌处理 B.秋水仙素作用于细胞分裂间期抑制纺锤体 的形成 C.②③过程需要更换培养基 D.经④过程形成的植株中纯合子占1/4 5.植物细胞工程的应用取得了显著的社会效益 和经济效益，以下技术和相应优点的对应关系 中，正确的是 ( A.微型繁殖技术—打破生殖隔离 B.单倍体育种技术—利于获得突变体 C.植物体细胞杂交技术—精准控制成体 性状 D.植物组织培养技术一不占用耕地，几乎 不受季节限制 6.大黄素是虎杖细胞产生的一种次生代谢物，它 可用于医疗、保健和日用化工品中，利用愈伤 组织培养可以实现大黄素的工厂化生产。为 了确定大黄素的最佳收获时机，某科研小组进 行了相关研究，结果如图所示。下列分析正确 的是 ( 虎杖愈伤组织生长曲线 0.20 0.15 0.10 0.05 国 0.00 036912151821242730 培养时间/d 1.20 100 036912151821242730 培养时间/d A.愈伤组织是外植体经过再分化形成的不定 形的薄壁组织团块 B.大黄素是虎杖细胞在整个生命进程中一直 合成且必需的物质，所以可以从愈伤组织 中获取 C.12d左右时，大黄素含量较低可能是愈伤 组织生长缓慢导致 D.30d左右时，愈伤组织干重下降可能与愈 伤组织中生长素和细胞分裂素大量合成 有关 7.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。下列相 关叙述错误的是 取0.5≈1.0mm 52℃热水处理 接种到培养基 带叶原基的芽 30min,再38℃ A中，诱导生芽 处理1015d ① ② ③ 获得脱毒苗 接种到培养基 B中，诱导生根 ④ 175 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浓度 和比例不同 二、非选择题 8.如图表示单倍体育种过程，请据图回答下列 问题。 花药 染色体 加倍 单倍体④ ②花药培养 移植秋水 仙素 分化 纯合二倍体植株 愈伤组织 (1)②③过程中，②属于 过程，其中 需要光照的是 (填序号)。 (2)由花粉能培养成试管苗，说明植物细胞具 有 根本原因是 (3)花粉在实验条件下发育成植株这一技术， 可应用于 育种，从而获得稳定 遗传的新品种，该项技术最大的优点是 (4)若花药壁细胞的基因型是AaBb,则最后得 到的纯合二倍体植株可能有 种 基因型。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 误：植物体细胞杂交技术的优点是克服不同生物远缘杂交不 亲和的障碍（或克服生殖隔离），该技术培育的成体可能不会 按照人们的意愿表达出双亲的优良性状，其原因可能是不同 物种的基因在表达时相互干扰，从而不能有序表达，C错误： 植物组织培养技术是在无菌和人工控制的条件下，让离体的 组织和细胞在特定培养基上先脱分化得到愈伤组织，然后经 再分化得到胚状体、丛芽等，进而得到新植株，该技术可实现 作物的工厂化生产，且不占用耕地，几乎不受季节限制，D 正确。 6.C愈伤组织是外植体经过脱分化形成的不定形的薄壁组织 团块，A错误：次生代谢物不是植物生长所必需的产物，一般 需要在特定的组织和时间条件下合成，不是一直生成的，B错 误；12d左右时，愈伤组织干重变化量小，所以大黄素含量较 低可能是愈伤组织生长缓慢导致，C正确；激素具有微量高效 的特点，不会大量合成，D错误。 7.C③④过程中基因的选择性表达导致了细胞再分化，C 错误。 8.(1)脱分化③ (2)全能性 每个细胞中都有发育成完整个体所需要的全部 遗传物质 (3)单倍体明显缩短育种年限 (4)4 【解析】(1)②是由花药细胞培养到愈伤组织阶段，属于脱 分化；③是由愈伤组织培养到试管苗阶段，属于再分化，再分 化过程需要光照。(2)由一个植物花粉细胞培育成一个个体， 体现了植物细胞的全能性。植物细胞表现全能性的根本原因 是每个细胞中都有发育成完整个体所需要的全部遗传物质。 (3)花粉在实验条件下发育成植株这一技术，可应用于单倍体 育种。单倍体育种的优点是明显缩短育种年限。(4)若花药 壁细胞的基因型是AaBb,则花粉基因型有AB、Ab、aB、ab4 种，最后得到的纯合二倍体植株可能有AABB、AAbb、aaBB aabb4种基因型。 练案[7] 学业考达标练 1.B动物细胞培养需要的气体环境是95%的空气和5%的 C0,,其中5%的C0,能维持培养液的pH,⑤错误。 2.C动物细胞培养过程中要保证无菌、无毒，需要对培养液和 培养用具进行无菌处理，A正确：培养液中营养成分应齐全 充足，以满足细胞增殖的需要，B正确；动物细胞培养过程需 要的气体环境应为95%的空气和5%的C02的混合气体，空 气中的O2保证细胞代谢，C02的主要作用为维持培养液的 pH,C错误：细胞体外培养需要适宜的温度和pH,其中温度 般与动物体温接近，D正确。 3.D动物细胞培养是用动物胚胎或幼龄动物器官通过胰蛋白 酶（或胶原蛋白酶）处理制成细胞悬液，再通过原代培养和传 代培养得到细胞株。 4.A植物组织培养和动物细胞培养都需要防止杂菌污染，即都 需要无菌的条件，A正确；植物组织培养从外植体，即离体的 植物器官、组织或细胞等开始，动物细胞培养从单个细胞开 始，B错误：植物组织培养使用固体培养基，动物细胞培养使 用液体培养基，C错误：植物组织培养的原理是植物细胞的全 能性，动物细胞培养的原理是细胞增殖，D错误。 5.CPS细胞是诱导多能干细胞，由体细胞诱导而来，不是从早 期胚胎中获取的，A错误；造血干细胞是血液系统中的成体干 细胞，B错误：成纤维细胞是疏松结缔组织的主要细胞成分， 可以诱导成PS细胞，C正确：PS细胞是由体细胞诱导而来 24 的，PS细胞可分化形成多种组织细胞是基因选择性表达的结 果，D错误。 6.B原代培养是指从动物机体组织取得细胞后立即培养，直到 细胞出现接触抑制为止。因为细胞之间存在接触抑制现象， 所以细胞最终会停止分裂增殖，并逐渐走向衰亡。要想继续 培养，必须将细胞取下分瓶后才能进行，而分瓶后的细胞培养 是传代培养。 7.B干细胞具有分裂和分化的能力，A正确；造血干细胞可分 化成血细胞，胚胎干细胞在一定条件下可定向诱导分化成机 体所有类型的细胞，B错误：胚胎干细胞在饲养层细胞上或在 添加抑制因子的培养液中培养，能够维持不分化的状态，C正 确；当身体某一类细胞功能退化时，可以通过诱导胚胎干细胞 定向分化来及时修补，并恢复正常功能，D正确 8.(1)①胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）②等量的细胞悬液④该 时期变异的细胞数占细胞总数的百分比 (3)甲、乙两种化学物质均具有一定的毒性，且乙的毒性比甲 的毒性强 【解析】(1)①离散组织细胞常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处 理。②根据b的实验步骤可以得出：中A、B、C三个洁净的 锥形瓶，分别加入等量的细胞悬液。④根据实验目的可知，应 统计该时期变异细胞数占细胞总数的百分比。(3)C组为对 照组，A组与B组变异细胞数占细胞总数的百分比均比C组 的高，说明甲、乙两种化学物质均具有一定的毒性，B组数据 比A组数据大，说明乙的毒性比甲的毒性强。 选择考提升练 1.C胰蛋白酶可使蛋白质分解，胰蛋白酶可破坏动物细胞之间 的联系，可推测动物细胞之间可能依靠蛋白质相互联系，A正 确；细胞膜中含有蛋白质成分，所以一定要注意处理的时间和 酶的用量，以防止对动物细胞造成损伤，B正确，C错误；酶促 反应需要适宜的pH,所以培养液的H应与胰蛋白酶作用的 适宜pH基本一致，D正确。 2.A接触抑制是体外细胞培养时贴附型细胞生长的特性，悬浮 型细胞不会出现接触抑制现象，A错误。 3.B培养心肌细胞的器具要先进行高压蒸汽灭菌，但是试剂并 不都需要灭菌，如动物血清不能进行高压蒸汽灭菌，否则会使 其中的成分失活，A错误；培养心肌细胞的时候既需要O,(有 助于进行有氧呼吸)也需要CO,(有助于维持培养液的pH),B 正确：心肌细胞高度分化，不能进行有丝分裂，C错误：心肌细 胞节律性收缩，受自主神经的支配，在神经细胞释放的神经递 质的支配下跳动，D错误。 4.A小鼠胚胎脑组织中含有丰富的神经元，且细胞增殖能力 强，不会造成生长缓慢，A符合题意：将培养瓶瓶口密封会使 培养液中缺氧，影响细胞有氧呼吸，造成供能不足，可能使细 胞生长缓慢，B不符合题意；血清经过高温处理后，其中活性 成分变性，失去原有的功能，细胞生存环境严重恶化，可能使 细胞生长缓慢，C不符合题意；小鼠内环境为弱碱性，所使用 的培养基呈弱酸性，使细胞生存环境恶劣，可能造成细胞生长 缓慢，D不符合题意。 5.C对照组和实验组均设置了三个孔，符合平行重复原则，最 终求每个组的平均值，可以减小实验误差，降低偶然因素对实 验结果的影响，A正确；用胰蛋白酶处理可以使肝癌细胞间的 蛋白质被分解，破坏细胞间的连接，可以获得游离的肝癌细胞 并进行计数，B正确：根据单一变量原则可知，对照组中加人 的溶液是和实验组等体积、相同浓度的无菌二甲基亚砜，以排 除溶剂对实验结果的干扰，C错误；根据实验结果可知，最终 细胞的数量：对照组>药物Y实验组>药物X实验组，说明 5