[随堂检测]
知识点一 植物组织培养技术的应用
1．甘薯种植多年后往往会感染病毒而减产，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．进行远缘体细胞杂交 C．利用芽尖进行组织培养 D．人工诱导基因突变
解析：选C。利用芽尖通过组织培养能够快速得到大量的甘薯无病毒苗，提高繁殖率。 2．红江橙种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖无病毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的( )
A．有丝分裂 B．分化 C．减数分裂 D．全能性
解析：选C。采用茎尖分生组织离体培养获得无病毒种苗的技术是植物的组织培养，整个过程中植物细胞的分裂方式都是有丝分裂，不涉及减数分裂，植物组织培养技术的原理是植物细胞的全能性。
3．制造人工种子的原理是在组织培养得到的“胚状体”的最外面用一层有机膜包裹，并在薄膜以内放入一些营养物质，如图所示。据此判断下列说法不正确的是( )
A．“胚状体”最外面的一层有机膜和里面营养物质分别具有种皮和胚乳的功能 B．“胚状体”来源于离体的植物体细胞，其形成过程中要经过的生理变化大体上是脱分化和再分化
C．从保证人工种子正常的生命力及生态系统物质循环上来看，其外部薄膜应具有全透性和能被微生物降解的特点
D．在人工种子萌发的过程中“胚状体”细胞吸收营养液中的物质用于生长等
解析：选C。从保证人工种子正常的生命力上来看，其外部薄膜应具有半透性，可以透气和透水，但是不能让薄膜以内的营养物质出来。
知识点二 植物细胞培养技术的应用
4．下列关于植物组织培养应用的说法，错误的是( ) A．脱毒苗、人工种子的制备都运用了植物组织培养技术
B．采用茎尖、根尖等组织经培养得到的脱毒植物可提高产量和品质
C．运用组织培养得到人参、紫草等植株个体，然后从它们的细胞中提取细胞产物 D．组织培养过程中经人工诱变等可得到有用突变体，如抗除草剂的白三叶草等已用于生产
解析：选C。运用组织培养技术大量生产人参皂苷干粉、紫草素等药物，利用了细胞产物的工厂化生产，并未培养出完整的植株，而是将离体组织、器官培养到愈伤组织阶段，利用细胞的分裂增殖，获得大量的细胞产物。
5．辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域，其获得途径如下图所示。下列叙述错误的是( )
A．图中愈伤组织、脱毒苗和高产细胞系的获得都体现了植物细胞的全能性 B．图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的脱分化和再分化过程 C．②过程中需用适宜配比的生长素和细胞分裂素溶液处理
D．用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时，常用的酶是纤维素酶和果胶酶
解析：选A。细胞的全能性是指已经分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能，图中脱毒苗的获得体现了植物细胞的全能性，愈伤组织和高产细胞系的获得都没有体现植物细胞的全能性，A错误；图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的脱分化和再分化过程，B正确；再分化过程中需用适宜配比的生长素和细胞分裂素溶液处理，以诱导细胞分化的方向，C正确；用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时，常用的酶是纤维素酶和果胶酶，以分解植物细胞之间的成分，D正确。
6．如图是植物组织培养的简图。请据此回答有关问题：
①――→②――→③―→④
(1)①表示______________________，它能被培养成为④的根本原因是________
________________________________________________________________________。 (2)③→④过程需要光照，原因是__________________________________________。 (3)若想培育作物脱毒苗，①常选用植物的__________；若想制作人工种子，应该选用__________(填编号)。
(4)若①是花粉，则④是__________，这项技术可用在________(填育种方法)上。
(5)若①是胡萝卜根尖细胞，则培养成的④的叶片颜色是________，这说明了根尖细胞____________，与叶肉细胞相比，④的根细胞没有叶绿素，这是________________的结果。
(6)紫草素是紫草的细胞产物，可用于制造治疗烫伤、割伤的药物，若用此项技术生产紫草素，培养将进行到________(填编号)。
解析：(1)由于细胞具有全能性，所以①能被培养成为④。(2)③→④过程是叶等器官分化形成的过程，叶绿素的形成需要光照条件。(3)若想培育作物脱毒苗，需要选用无病毒的外植体，植物茎尖的分生组织具有旺盛的分裂能力，有极少量的甚至没有病毒入侵；若想制作人工种子，应该选用③。(4)花粉离体培养获得的是单倍体植株，单倍体植株可用于单倍体育种。(5)根细胞具有发育成为完整个体所必需的全部基因，所以根细胞培养成的④的叶片是绿色的，由于基因的选择性表达，④的根细胞没有叶绿素。(6)愈伤组织能大量产生细胞产物，用组织培养技术生产紫草素应将培养进行到愈伤组织阶段。
答案：(1)离体的植物器官、组织或细胞 细胞中含有发育成为完整个体所必需的全部遗传信息(全能性)
(2)芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件 (3)茎尖 ③ (4)单倍体 单倍体育种 (5)绿色 具有全能性 基因选择性表达 (6)②
[课时作业]
一、选择题
1．甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化，目前生产上采用组织培养的方法快速
脱分化
再分化
繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量。那么采用的组织应该是( )
A．叶肉 B．根毛 C．茎尖 D．花粉
解析：选C。刚分裂形成的芽尖、茎尖或根尖还没有受到病毒侵染，可用作获取无病毒植株的实验材料，C项正确。
2．仅运用植物组织培养技术，不能培育或生产出( ) A．抗虫棉 B．无病毒植株 C．人工种子 D．细胞产物——生物碱
解析：选A。抗虫棉需首先通过转基因技术把外源抗虫基因转入棉花细胞，然后再通过植物组织培养技术培育获得。而无病毒植物的培育、人工种子及细胞产物——生物碱仅通过植物组织培养技术即可获得。
3．经植物组织培养技术培养出来的植物一般很少有植物病毒危害，其原因在于( ) A．在组织培养过程中经过了脱分化和再分化，进行的是快速分裂和分化 B．人工配制的培养基上，植物病毒根本无法生存
C．进行组织培养用的材料是刚分裂产生的茎尖、根尖或芽尖 D．接种组织培养之前进行了严格的消毒处理 解析：选C。进行组织培养用的材料是刚分裂产生的茎尖、根尖或芽尖，不含植物病毒，且培养是在无菌条件下进行的，所以经植物组织培养技术培养出来的植物一般很少有植物病毒危害，C正确；A、B、D选项与原因无关。
4．对人工种子科学的解释是( ) A．通过科技手段人工合成的种子 B．利用植物组织培养技术获得的种子 C．种皮能够自我生成的种子 D．人工种子发芽率低
解析：选B。人工种子是经植物组织培养获得胚状体、不定芽等，然后经人工薄膜包装得到的种子。
5．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幼苗 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
解析：选B。利用扦插、嫁接、植物组织培养的方法能快速繁殖种苗，且能够保持亲本的优良性状；花粉粒离体培养可获得单倍体幼苗，其性状可能与亲本不一样。
6．下列选项中，不需要采用植物组织培养技术的是( ) A．利用花药离体培养得到单倍体植株 B．利用基因工程培养抗虫棉的棉花植株
C．利用细胞工程培养“番茄—马铃薯”杂种植株
D．利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗得到相应的多倍体植株
解析：选D。花药离体培养得到单倍体，由配子发育形成个体，需要采用植物组织培养技术，体现植物细胞的全能性，A错误；通过基因工程的方法获取含抗虫基因的棉花细胞，经过植物组织培养获得抗虫棉植株，B错误；植物体细胞杂交形成“番茄—马铃薯”杂种细胞，经过植物组织培养形成杂种植株，C错误；利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，得到多倍体植株，是植物的正常发育，没有利用植物组织培养技术，D正确。
7．如图表示基因型为AaBb的水稻的花药通过无菌操作，接入试管后，在一定条件下形成试管苗的培育过程。下列相关叙述错误的是( )
A．愈伤组织是花粉细胞通过有丝分裂后形成的不规则的细胞团
B．在愈伤组织的形成过程中，必须从培养基中获得水、无机盐和小分子的有机物等营养物质
C．为促进花粉细胞分裂生长，在培养基中应加入适宜浓度的生长素等植物激素 D．试管苗可能出现的基因型有AABB或AAbb或aaBB或aabb
解析：选D。花粉是通过减数分裂形成的，其基因型为AB或Ab或aB或ab，由花粉发育而来的个体未经秋水仙素处理，是单倍体。
8．下面的简式表示植物组织培养的大致过程，据此判断不正确的是( )
①――→②――→③―→④
A．若①是来自两种植物体细胞融合的杂种细胞，则④可能出现两种植物的遗传特性
B．若①是花粉，则④是单倍体植株，经染色体加倍后可得到稳定遗传的品种 C．若①是人参细胞，对②进行扩大培养可提高细胞产物人参皂苷的产量 D．若①是具有杂种优势的农作物细胞，则用③进行繁育会发生性状分离
解析：选D。若①是来自不同植物体细胞融合的杂种细胞，由于具有两种生物的遗传物质，可能出现两种植物的遗传特性，故A正确；若①是花粉，植物组织培养得到的是单倍体植株，经染色体加倍后可得到纯合子，故B正确；细胞产物的工厂化生产用到的细胞是愈伤组织，为图中的②，故C正确；由于植物组织培养属于无性繁殖，不会发生性状分离，故D错误。
9．二倍体植株采用花药离体培养获得单倍体植株，再经人工诱导培育出新品种，育种过程中不涉及( )
A．用秋水仙素处理萌发的种子 B．细胞分裂 C．愈伤组织的形成 D．染色体数目加倍
解析：选A。采用花药离体培养获得单倍体植株后，直接对幼苗使用秋水仙素，没有涉及种子。
10．下图表示四倍体兰花叶片通过植物组织培养形成植株的过程，相关叙述中正确的是( )
A．②和③阶段会发生减数分裂
B．①阶段需生长素而③阶段需细胞分裂素 C．①阶段有细胞增殖但无细胞分化
D．此兰花的花药离体培养所得植株为二倍体
解析：选C。在植物组织培养过程中涉及有丝分裂，没有减数分裂，A错误；在植物组织培养过程中，培养基中需要添加生长素和细胞分裂素，B错误；植物组织培养技术包括脱分化和再分化两个阶段，而过程①是脱分化阶段，有细胞增殖但无细胞分化，C正确；根据题干可知，兰花是四倍体植物，减数分裂后产生的生殖细胞中含有两个染色体组，因此由花药离体培养获得单倍体植株，体细胞中含有2个染色体组，D错误。
脱分化
再分化
11．基因工程打破了物种之间交流的界限，为花卉育种提供了新的技术保障。下图为花卉育种的过程(字母代表相应的物质或结构，数字代表过程或方法)。下列说法正确的是( )
A．①过程需要的酶有限制酶和DNA聚合酶
B．检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因，采用抗原—抗体杂交技术 C．②过程常用的方法是农杆菌转化法
D．③④过程为分化和再分化，该过程体现了植物细胞的全能性 答案：C
12．某农学院对玉米(2N＝20)的花粉进行离体培养和再生植株的研究(图示如下)，下列有关叙述中哪项是不正确的( )
A．图示过程在育种中称为单倍体育种
B．在花粉形成过程中等位基因分离，非同源染色体的非等位基因自由组合 C．对培养基进行灭菌，对花粉进行消毒后才能进行接种和培养 D．花粉离体培养得到的植株有10条染色体，是单倍体
解析：选A。图示过程在育种中称之为花药的离体培养，为单倍体植株，而在单倍体育种中还需要秋水仙素处理单倍体幼苗，故A错误；花粉的形成过程就是减数分裂的过程，减数第一次分裂后期，等位基因随着同源染色体的分开而分离，而位于非同源染色体上的非等位基因自由组合，故B正确；为了防止杂菌对组织培养过程的干扰，对培养基灭菌和花粉消毒后才能进行接种和培养，故C正确；花粉离体培养得到的植株有10条染色体且不成对，是单倍体，故D正确。
二、非选择题
13．玉米是一种主要的农作物，为了提高玉米的产量，科学家做了大量的研究工作，如图是关于玉米培养的过程，请据图回答下列问题：
(1)如图A→C，发育成植株D，取D的花药进行离体培养的幼苗，属于________，如图E→F，经秋水仙素处理后发育成植株G；从生殖方式上分析，A→D属于______生殖。
(2)取茎尖进行培养的原因是___________________________________________。 (3)A→C的过程要严格控制________条件。
(4)F→G的过程中用________处理，使细胞染色体数目加倍，用E→G途径育种的优点是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。 (5)若想培育出一种能抗虫的玉米新品种，可以采用________育种；若想培育出一种地上结玉米，地下结马铃薯的植株，可以利用________________技术。
解析：(1)取D的花药进行离体培养成幼苗，如图E→F，经秋水仙素处理后发育成植株G，此过程属于单倍体育种，从生殖方式上分析，A→D属于无性生殖。
(2)由于茎尖细胞几乎无病毒，则可通过组织培养形成无毒苗。 (3)在植物组织培养过程中，要严格控制无菌条件。
(4)F→G的过程中用秋水仙素处理，使细胞染色体数目加倍；用E→G途径进行单倍体育种的优点是直接得到稳定遗传的优良品种，自交后代不发生性状分离，极大地缩短了育种年限。
(5)若想培育出一种能抗虫的玉米新品种，可以采用基因工程育种；若想培育出一种地上结玉米，地下结马铃薯的植株，可以利用植物体细胞杂交技术。
答案：(1)单倍体 无性 (2)分生区附近病毒极少，甚至无病毒 (3)无菌 (4)秋水仙素 直接得到稳定遗传的优良品种，极大地缩短了育种年限 (5)基因工程 植物体细胞杂交
14．如图表示通过二倍体植株甲(自花传粉植物)和植株乙培育植株A、B、C、D、E的过程，其中植株甲的基因型为AaBb，两对等位基因分别位于两对同源染色体上。请据图回答下列问题：
(1)植株A是____倍体，经秋水仙素处理后获得的植株B的基因型为__________________________。
(2)培养植株D的过程中，由离体细胞形成愈伤组织的过程称为________，若要制备人工种子，则需诱导愈伤组织形成________结构，再包裹上人工种皮。
(3)获得植株E的过程称为____________________，其过程中两个原生质体融合时，常用的诱导剂是________________________________________________________。
(4)植株A、D、E的培育过程中都需要采用的生物技术是________________，其理论基础是______________。植株A、B、C、D、E中可能与植株甲的基因型相同的是植株________。
解析：(1)甲植株的花粉离体培养得到的植株A为单倍体植株。植株甲的基因型为AaBb，花粉的基因型有AB、Ab、aB、ab，经秋水仙素处理后获得的植株B的基因型为AABB或AAbb或aaBB或aabb。(2)培养植株D的过程中，由离体细胞形成愈伤组织的过程称为脱分化，若要制备人工种子，则需诱导愈伤组织形成胚状体结构，再包裹上人工种皮。(3)获得植株E的过程称为植物体细胞杂交，其过程中两个原生质体融合时，常用的诱导剂是聚乙二醇。(4)植株A、D、E的培育过程中都需要采用的生物技术是植物组织培养，其理论基础是植物细胞的全能性。植株A、B、C、D、E中，植株A为单倍体，植株B是纯合体，植株E是多倍体，所以可能与植株甲的基因型相同的是植株C、D。
答案：(1)单 AABB或AAbb或aaBB或aabb
(2)脱分化 胚状体 (3)植物体细胞杂交 聚乙二醇
(4)植物组织培养 植物细胞的全能性 C、D
15．如图表示植物组织培养的大体过程，请回答问题：
(1)外植体是指____________________________________________________。
由外植体通过植物组织培养技术培育出完整植株，这项技术利用了________________原理。通过组织培养技术进行植物繁育，可以很好地保持亲本的优良性状，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。 (2)阶段A、B分别代表_________________________________________________。 过程①、②分别表示___________________________________________________。 (3)将B结构用适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等(即人工种皮)加以包裹，可制成人工种子。为促进人工种子生长发育，人工种皮里还应该含有的物质是________________。
(4)选择人参根作为外植体进行培养，在________阶段通过发酵可大量生产人参皂苷。 解析：由离体的器官、组织或细胞(外植体)通过一定的方法培育出新的植株，操作水平为细胞水平，属于细胞工程。因为有完整个体形成，体现了植株细胞的全能性。植物组织培养经脱分化形成的愈伤组织，不仅可再分化发育成完整植株，还可通过发酵技术生产大量的细胞代谢产物。
答案：(1)用于离体培养的植物器官、组织或细胞 植物细胞的全能性 子代遗传物质与亲代相同，不会像有性生殖一样出现性状分离 (2)愈伤组织、胚状体 脱分化、再分化 (3)生长调节剂 (4)A(或愈伤组织)
16．紫薯又称黑薯，含有丰富的花青素。花青素具有抗癌、抗氧化等作用，生产上以紫薯细胞作生物反应器提取花青素。沈阳农大的研究人员研究叶片的不同位置对愈伤组织诱导的影响，结果如下。据图回答下列问题：
(1)实验中2，4D的作用是诱导________________的形成，抑制植物形态的发生。观察叶片不同部位在同一浓度中的诱导率，可得出的结论是_____________________________。
(2)以紫薯细胞作生物反应器生产花青素利用__________________技术，该过程的核心步骤是________________________________________________________________________。
(3)生产上还可通过微型繁殖技术培育紫薯苗用于大田栽培，该技术的原理是____________________。使用该技术可以保持品种的_________________________________。
答案：(1)植物愈伤组织 最适合诱导的部位是叶中
(2)植物组织培养 脱分化 (3)植物细胞的全能性 遗传特性
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