2024年高考生物一轮复习重难点训练 专题16 植物细胞工程试题（含答案）

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1．（2023·辽宁·模拟预测）马铃薯普通栽培种是同源四倍体，这使得马铃薯的杂交育种变得十分困难。植物细胞工程技术为马铃薯育种提供了可行的育种方案。下列有关植物细胞工程的说法，错误的是（ ）
A．利用茎尖分生组织培养脱毒苗，使植株具备抗病毒的能力，产品质量得到提高
B．利用普通马铃薯的花粉进行组织培养，可以获得含有2个染色体组的马铃薯
C．利用原生质体融合实现体细胞杂交，可以克服远缘杂交不亲和的障碍，充分利用遗传资源
D．利用培养的愈伤组织进行诱变育种，可以显著提高变异频率，获得有用的突变体
【答案】A
【详解】A、利用茎尖分生组织培养的是脱毒苗，但脱毒苗并不具有抗病毒的能力，A错误；
B、由题可知，马铃薯是四倍体，其花粉含有2个染色体组，经过花药离体培养后的植株含有2个染色体组，B正确；
C、不同生物之间存在生殖隔离，不能通过有性方式繁殖后代，通过植物体细胞杂交技术，可以实现不同生物之间的细胞融合，克服远缘杂交不亲和的障碍，充分利用遗传资源，C正确；
D、愈伤组织细胞分裂比较旺盛，利用培养的愈伤组织进行诱变育种，可以显著提高变异频率，获得有用的突变体，D正确。
故选A。
2．某种植物组织培养的过程如下图所示，其中甲、乙、丙、丁代表4个不同培养阶段。下列叙述正确的是（ ）
A．上述过程属于体细胞胚发生途径，此过程涉及植物组织的脱分化和再分化
B．甲阶段和乙阶段培养基中的营养成分不同，但生长调节剂种类和配比相同
C．丙阶段，将丛状苗分株后移栽到只有生长素没有细胞分裂素的培养基上生根
D．丁阶段，试管苗移栽前需在蛭石和珍珠岩等介质上锻炼，增强对低湿、弱光的适应能力
【答案】C
【详解】A、图示过程为器官发生途径，A错误；
B、甲阶段和乙阶段培养基生长调节剂种类和配比不同，B错误；
C、与发芽培养基相比，诱导根分化需要较低的细胞分裂素浓度，可以只有生长素没有细胞分裂素，C正确；
D、试管苗移栽前需在蛭石和珍珠岩等介质上锻炼，增强对低湿、强光的适应能力，D错误。
故选C。
3．（2023·湖南·统考模拟预测）研究发现，运用植物悬浮细胞培养技术可大量生产药效成分，下面是获得植物悬浮细胞的操作流程图。下列叙述错误的是（ ）
A．X为愈伤组织，过程①诱导愈伤组织期间必须要提供光照条件
B．过程②通过振荡来分散细胞，动物细胞培养时可用胰蛋白酶分散细胞
C．过程③培养条件优化中的培养条件可以是接种量、pH、温度、光照等
D．优化悬浮细胞培养体系可实现细胞产物的工厂化生产，缓解植物资源紧缺等问题
【答案】A
【详解】A、X为愈伤组织，诱导愈伤组织期间一般不需要光照，A错误；
B、愈伤组织高度液泡化，是无定形状态薄壁细胞组成的排列疏松、无规则的组织，故过程②可通过振荡来分散细胞，动物细胞培养时可用胰蛋白酶来分散细胞，B正确；
C、pH、温度、光照等条件对植物培养很重要，故过程③中探究的培养条件可以是接种量、pH、温度、光照等，C正确；
D、优化悬浮细胞培养体系可以实现细胞产物的工厂化生产，可缓解药用植物资源紧缺等问题，是植物细胞工程的应用之一，D正确。
故选A。
4．（2023·福建莆田·统考模拟预测）紫罗兰（2n=14）抗虫性强，种子富含亚麻酸，为了让油菜（2n=38）具有紫罗兰的诸多优良性状，科研人员进行了如下实验。下列有关叙述不合理的是（ ）
A．处理细胞得到原生质体的过程需要纤维素酶和果胶酶
B．将原生质体诱导融合后还需要选择培养才能获得杂种细胞
C．通过植物体细胞杂交技术获得植株利用了细胞的全能性原理
D．形成愈伤组织和紫罗兰一油菜植株过程中均需要光照处理
【答案】D
【详解】A、因为植物细胞壁的成分是纤维素和果胶，因此处理细胞得到原生质体的过程需要纤维素酶和果胶酶，A不符合题意；
B、因为原生质体的融合是随机的，因此将原生质体诱导融合后还需要选择培养才能获得杂种细胞，B不符合题意；
C、通过植物体细胞杂交技术获得植株，利用了植物细胞的全能性原理，C不符合题意；
D、形成愈伤组织不需要光照处理，D符合题意。
故选D。
5．（2023·北京房山·统考二模）草甘膦是无选择性除草剂的有效成分，施用时也会“误伤”作物致死，其机理是抑制与植物多种代谢途径有关的EPSP合酶的活性。研究人员试图培育抗草甘膦作物，如图。相关说法正确的是（ ）
A．①过程的目的基因是抑制EPSP合酶的基因
B．②过程可利用农杆菌将重组DNA导入矮牵牛细胞
C．③过程运用植物体细胞杂交技术培养成转基因矮牵牛
D．转基因矮牵牛存活说明EPSP合酶表达水平下降有利于抗草甘膦
【答案】B
【详解】A、草甘膦其机理是抑制与植物多种代谢途径有关的EPSP合酶的活性，要培育抗草甘膦作物，因此要提高EPSP合酶的活性，①过程的目的基因应该是（促进）EPSP合酶的基因，A错误；
B、将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法，②过程可利用农杆菌将重组DNA导入矮牵牛细胞，B正确；
C、③过程要把细胞培养成个体，运用植物组织培养技术，C错误；
D、转基因矮牵牛存活说明EPSP合酶表达水平升高有利于抗草甘膦，D错误。
故选B。
6．（2023·福建漳州·统考模拟预测）花椰菜（）对黑腐病无抗性，黑芥（）对黑腐病具有一定的抗性。利用植物体细胞杂交技术培育抗黑腐病的杂种植株，如图1。通过蛋白质电泳技术分析了亲本（Ⅰ、Ⅱ）及待测植株（1～5）中某些特异性蛋白，结果如图2所示。下列有关叙述错误的是（ ）
A．过程①取花椰菜的顶芽细胞进行体细胞杂交有利于获得脱毒苗
B．过程②是诱导原生质体融合，体现了细胞膜的流动性
C．图2中4和5是杂种植株，其体细胞的染色体数均为17条
D．筛选抗病性强的杂种植株可用病菌悬浮液均匀喷施于植株叶片，观测其发病情况
【答案】C
【详解】A、植物顶端分生区附近的病毒极少，甚至无病毒。因此取花椰菜的顶芽细胞进行体细胞杂交有利于获得脱毒苗，A正确；
B、过程②为原生质体融合过程，需用物理或者化学(PEG等)的方法处理，体现了细胞膜的流动性，B正确；
C、根据图2分析4号和5号个体含有两种类型的蛋白质，说明是杂种细胞，杂种植株中含有两种植物的遗传物质，故其体细胞的染色体数为34条，C错误；
D、可将病菌悬浮液均匀喷施于植株叶片上，观测其发病情况，筛选出抗病性强的杂种植株，D正确。
故选C。
7．（2023·浙江金华·统考三模）某杂种植株的获取过程如图所示，下列有关分析正确的是（ ）
A．清洗培养基密度小于原生质体密度
B．图示①过程可用聚乙二醇调节渗透压
C．叶片经消毒后需用蒸馏水多次冲洗
D．原生质体融合成功的标志是再生细胞壁
【答案】D
【详解】A、原生质体在轻微高渗溶液中比在等渗溶液中更为稳定，清洗培养基密度大于原生质体密度，A错误；
B、图示①过程调节渗透压用的是渗透压稳定剂，B错误；
C、叶片经消毒后需用无菌水冲洗，C错误；
D、原生质体融合成功的标志是再生细胞壁，即原生质体活性正常，D正确。
故选D。
8．（2023·浙江温州·统考模拟预测）研究人员利用中华猕猴桃（果大、不抗寒）和狗枣猕猴桃（果小、抗寒）进行体细胞杂交，成功培育了果大、抗寒的可育杂种植株，其育种流程如图所示。下列叙述错误的是（ ）

A．利用灭菌后的聚乙二醇可诱导原生质体发生融合
B．可通过观察质膜表面的双色荧光来筛选融合的原生质体
C．杂种细胞须经过愈伤组织和胚状体阶段才能形成杂种植株
D．抗寒能力是鉴定杂种植株是否符合要求的检测指标之一
【答案】C
【详解】A、诱导植物原生质体融合的方法有离心、振动、电刺激和聚乙二醇，因此，利用灭菌后的聚乙二醇可诱导原生质体发生融合，A正确；
B、当观察到质膜表面含有红绿两种荧光时，说明两种原生质体已经融合，故可通过观察质膜表面的双色荧光来筛选融合的原生质体，B正确；
C、杂种细胞经过愈伤组织和根、芽阶段也能形成杂种植株，C错误；
D、该研究将中华猕猴桃（果大、不抗寒）和狗枣猕猴桃（果小、抗寒）进行体细胞杂交，成功培育了果大、抗寒的可育杂种植株，因此，抗寒能力是鉴定杂种植株是否符合要求的检测指标之一，D正确。
故选C。
9．利用植物细胞工程生产紫杉醇的过程主要包括诱导愈伤组织、悬浮细胞培养、筛选稳定高产紫杉醇的细胞系、利用生物反应器进行培养等。下列说法不正确的是（ ）
A．用药剂对外植体消毒时，要兼顾消毒效果和植物的耐受性
B．愈伤组织细胞具有大液泡，诱导其形成需避光处理
C．将愈伤组织分散成单个悬浮细胞时可以用适量的果胶酶处理
D．图中悬浮培养的细胞还需要经过筛选才能用于紫杉醇工业化生产
【答案】B
【详解】A、通常使用酒精和次氯酸钠溶液对外植体进行消毒处理，要兼顾消毒效果和植物的耐受性，避免过度消毒对外植体造成损伤，A正确；
B、愈伤组织细胞比较幼嫩，细胞核大、液泡小，B错误；
C、植物细胞壁的主要成分为纤维素和果胶，所以悬浮培养时，可以利用果胶酶(酶的专一性)处理将植物细胞分散开，C正确；
D、植物细胞在进行继代培养过程中，细胞会发生变异，需要筛选出生长速度快、紫杉醇积累多的细胞系才能用于工业化生产，D正确。
故选B。
10．三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过程通常在等渗或略高渗溶液中，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
【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通常在等渗或略高渗溶液中，不能用低渗溶液，不然原生质体会吸水涨破；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。
多选题
1．（2023·河北·模拟预测）兰花被誉为“花中君子”，深受人们喜爱。但是兰花的种子通常发育不全，在自然条件下萌发率极低。若利用植物组织培养技术培育兰花，下列有关叙述不正确的是（ ）
A．取兰花的芽或茎尖作为外植体时，无须对其进行消毒
B．取兰花的芽或茎尖作为外植体是因为这些部位的组织细胞分化程度低，全能性也低
C．接种外植体后先在暗处培养一段时间，再在光下培养
D．培养基中生长素含量与细胞分裂素含量的比值较小时有利于愈伤组织生根
【答案】ABD
【详解】A、进行植物组织培养时，需要进行无菌操作，即对外植体进行消毒，对培养基和所有器械进行灭菌，接种操作需在酒精灯火焰旁进行等，A错误；
B、一般情况下，随着分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐降低，兰花的芽或茎尖的组织细胞分化程度低，分裂能力强，细胞的全能性高，B错误；
C、接种外植体后，在脱分化形成愈伤组织阶段需避光培养，当愈伤组织再分化出芽和叶时，一定要有光照，有利于叶片内叶绿素的合成，C正确；
D、培养基中生长素含量与细胞分裂素含量的比值影响愈伤组织的分化方向，比值较小时有利于愈伤组织分化形成芽，比值较大时有利于愈伤组织分化形成根，D错误。
故选ABD。
2．蔷薇科有三大物种-月季、玫瑰、蔷薇，其中月季（2N=14）素有“花中皇后”的美称，利用不同品种的月季，甚至是玫瑰和蔷薇，能培养出更多更具观赏价值的月季，下表为月季育种的几个实例，以下分析合理是（ ）
A．实例1和实例2的杂种月季自交，后代不一定具有原杂种月季的优良性状
B．重复实例3的流程，不一定能再次培育出“东方欲晓”
C．实例4中的香水月季和现代月季是不同的物种
D．将矮牵牛和粉后月季进行植物体细胞杂交，一定也能培育出实例5中的“蓝色妖姬”
【答案】BC
【详解】A、实例1中的杂种月季是远缘杂交的产物，体细胞中无同源染色体，不能正常减数分裂产配子，故不能自交，A错误；
B、实例3是利用的诱变育种，而突变具有随机性和不定向性，故即使重复流程，也不一定能得到相同结果，B正确；
C、香水月季为二倍体，而现代月季为三倍体或四倍体，它们之间不能交配，或交配后子代不可育，因此实例4中的香水月季和现代月季是不同的物种，C正确；
D、矮牵牛和粉后月季进行植物体细胞杂交，杂合植株基因可能相互干扰而不能正常表达，所以不一定能表现出“蓝花”性状，D错误。
故选BC。
三、综合题
1．（2023·重庆·统考模拟预测）目前全球面临粮食安全问题，农业发展至关重要，其中种植业尤为关键。在现代生物技术高速发展的背景下，越来越多的生物技术在育种中得到应用。回答下列问题：
(1)通过植物组织培养技术可以实现优良品种的快速繁殖，取优良品种的体细胞经过脱分化形成_________________，该过程一般需要避光，此时所用培养基中的碳源为_________________（填“有机碳源”或“无机碳源”）。诱导生芽和生根的过程中，培养基的最大区别为_________________。
(2)无性生殖的作物连续种植多代后产量会下降，主要是感染的病毒传给了子代。通过植物组织培养还可以对无性生殖的作物进行脱毒处理，此时一般选取_________________（部位）的细胞，因为_________________。
(3)耕地面积减少也是农业面临的一大问题，为了更充分地利用土地，有的研究者想到利用植物体细胞杂交技术制备“番茄—马铃薯”杂种植株，期望能得到地上结番茄，地下长马铃薯的植株。该设想需要先利用_________________去除细胞壁，获得原生质体，然后利用_________________（答出两种即可）诱导原生质体融合，融合细胞再生出细胞璧后经过植物组织培养发育成完整植株。最终“番茄—马铃薯”杂种植株没有实现地上结番茄、地下长马铃薯的原因是____________________。
【答案】(1) 愈伤组织 有机碳源 生长素和细胞分裂素的比例和浓度不同
(2) 茎尖（或芽尖或根尖） 植物分生区附近（茎尖）病毒极少，甚至无病毒
(3) 纤维素酶和果胶酶 电融合法、离心法、聚乙二醇诱导 生物基因的表达不是孤立的，它们之间相互调控、相互影响
【详解】（1）植物组织培养过程中，经脱分化过程可形成愈伤组织；愈伤组织形成和生长、分化常在MS培养基上进行，这说明MS培养基能够给愈伤组织提供有机碳等物质，故据此推断MS培养基中的碳源是有机碳源；配制的诱导生芽和生根的培养基的最大区别是：生长素和细胞分裂素的比例和浓度不同，其中诱导生根的培养基中生长素和细胞分裂素的比例较高。
（2）培育脱毒苗时，一般选取茎尖（或芽尖或根尖）部位的细胞作为外植体，其依据是植物分生区附近（茎尖）病毒极少，甚至无病毒。
（3）植物细胞壁的成分主要是纤维素和果胶，根据酶的专一性可知，可以利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得原生质体；诱导植物原生质体融合的方法有物理方法如电融合法、离心法，化学方法如聚乙二醇诱导等；由于生物基因的表达不是孤立的，它们之间相互调控、相互影响，故番茄——马铃薯杂种植株没有实现地上结番茄、地下结马铃薯。
2．紫杉醇因其具有高抗癌活性，被广泛用于乳腺癌等癌症的治疗。最初，用于研究和临床试验的紫杉醇都是从短叶红豆杉树皮中提取的。科研人员通过下图所示的方法来生产紫杉醇是扩大紫杉醇来源的一条重要途径。回答下列问题：
(1)紫杉醇属于红豆杉属植物体产生的______代谢产物。图中所示生产紫杉醇的过程中，主要利用了____________技术和植物组织培养技术。
(2)外植体常选取红豆杉植物的茎尖，其优点是________________________（写出两点）。图中①过程称为__________________。若利用上图中愈伤组织进一步获得红豆杉植株的过程中，发现愈伤组织只分裂而不能分化出芽和根，则最可能的原因是________________________。
(3)图中②过程使愈伤组织分散成单个细胞的目的是______________________________。
(4)研究人员将紫杉醇合成关键酶基因Bapt导入红豆杉细胞内，以提高红豆杉细胞培养物中紫杉醇的产量。如下图示。
Ⅰ图中②过程能特异性扩增出Bapt基因的关键是________________________。图中将Bapt基因导入红豆杉细胞的方法称为________________________。
Ⅱ从基因表达载体的组成角度分析，转化的红豆杉细胞中Bapt基因能高效表达的原因可能是____________。
【答案】(1) 次生 植物细胞培养
(2) 细胞分化程度低，容易诱导形成愈伤组织；茎尖中含病毒极少，甚至无病毒 脱分化 细胞分裂素和生长素的用量比例不合适（或植物激素比例不合适）
(3)使细胞与培养液充分接触，更好得到营养供应和排出代谢废物
(4) 加入了与Bapt基因特异性结合的引物 农杆菌转化法 载体中含有能使目的基因高效表达的（增强型等）启动子（或目的基因拷贝数目不止一个）
【分析】（1）紫杉醇属于红豆杉属植物体产生的次生代谢产物。图中所示生产紫杉醇的过程中，主要利用了植物细胞培养技术和植物组织培养技术。
（2）外植体常选取红豆杉植物的茎尖，其优点是细胞分化程度低，容易诱导形成愈伤组织；茎尖中含病毒极少，甚至无病毒。图中①过程称为脱分化。若利用上图中愈伤组织进一步获得红豆杉植株的过程中，发现愈伤组织只分裂而不能分化出芽和根，则最可能的原因是细胞分裂素和生长素的用量比例不合适（或植物激素比例不合适）。
（3）图中②过程使愈伤组织分散成单个细胞的目的是使细胞与培养液充分接触，更好得到营养供应和排出代谢废物。
（4）图中②过程能特异性扩增出Bapt基因的关键是加入了与Bapt基因特异性结合的引物。图中将Bapt基因导入红豆杉细胞的方法称为农杆菌转化法。从基因表达载体的组成角度分析，转化的红豆杉细胞中Bapt基因能高效表达的原因可能是载体中含有能使目的基因高效表达的启动子。
实例1
以玫瑰或蔷薇与月季进行远缘杂交培育抗黑斑病的杂种月季
实例2
黑夫人月季（玫红色）与金风月季（黄粉混合）杂交培育出了橙心白色杂种月季
实例3
“粉后月季”经60Cγ辐射，偶然发现某枝条上的花半白半粉，剪下枝条进行芽接，培育出开白花的“东方欲晓”
实例4
以染色体数为14的香水月季，培育出染色体数为28或21的现代月季
实例5
从矮牵牛中克隆出F3′，5′H色素基因，导入“粉后月季”后培育出“蓝色妖姬”