2.1.2 植物细胞工程的实际应用

《植物细胞工程的实际应用》练习
1．紫草素具有抗菌、消炎效果。

在工业化生产中，取紫草植株部分组织诱导形成紫草愈伤组织，再转入紫草素形成培养基，然后再将细胞破碎后提取出紫草素。

下列相关叙述中，不正确的是（）
A. 工业化生产过程包括细胞的脱分化和再分化
B. 愈伤组织无法进行光合作用需从培养基吸收有机物
C. 紫草素在细胞内合成后被分泌到细胞外
D. 紫草的愈伤组织细胞在低渗溶液中不会涨破
2．下列关于细胞产物的工厂化生产的叙述，错误的是
A. 细胞产物的工厂化生产是植物细胞工程的重要用途之一
B. 细胞产物包括蛋白质、脂肪、糖类、药物等，如人参皂甙
C. 培养的愈伤组织需要经过再分化产生特定的组织细胞后才能产生特定的细胞产物
D. 培养的细胞收集后一般要破碎提取有效成分
3．下列关于植物组织培养及其应用的叙述，正确的是
A. 离体的植物组织、器官必需经过灭菌才能接种到组织培养基中
B. 以植物芽尖为材料通过组织培养可以获得抗毒新品种
C. 生长素、细胞分裂素的协同调节作用在组织培养中非常重要
D. 以人工膜包裹植物愈伤组织和营养物质可制得人工种子
4．科研人员研究了马铃薯茎尖外植体大小对幼苗的成苗率
和脱苗率的影响，结果如下图。

相关叙述错误的是
A. 培育脱毒苗所依据的原理有基因突变和细胞全能性
B. 培育脱毒苗的过程中涉及脱分化和再分化两个阶段
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
5．在植物组织培养过程中，容易获得突变体的主要原因是
A. 培养基营养丰富，易于植物生长
B. 培养的细胞一直处于不断的分裂状态
C. 纺锤丝的形成容易受抑制
D. DNA复制容易受抑制
6．草莓是无性繁殖的作物，感染的病毒很容易传播给后代，病毒在作物体内逐年积累，就会导致产量变低，品质变差。

可以利用细胞工程培育脱毒草莓或利用基因工程培育抗病毒草莓。

回答下列问题：
（1）为了获得脱毒草莓，外植体往往取自植物分生区附近（如茎尖），其原因是______。

利用植物组织培养，能获得试管苗，其原理是细胞具有全能性，细胞具有全能性的原因是___________。

（2）植物组织培养过程中可出现不同的结果，这些结果的出现主要与培养基中两种激素有关，这两种激素是_________________；在培养形成完整新植株过程中，对这两种激素的调控关键是______________。

（3）构建的基因表达载体除了含有标记基因外，还必须有_________________________。

草莓是双子叶植物，将目的基因导入受体细胞采用最多的方法是_______________。

（4）要检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因，检测方法是_______________。

用________________作为探针与草莓基因组DNA杂交，如果_____，就表明目的基因已插入染色体DNA中。

7．下面是培育柑桔耐盐植株的实验流程，请据此作答：
(1)此项技术叫____，其优点是：____。

(2)由茎段到愈伤组织这一过程叫____，由挑选生长的愈伤组织到耐盐植株这一过程叫____。

(3)对愈伤组织进行了两次处理，处理1中γ射线照射的目的是____，用γ射线不直接处理茎段而是处理愈伤组织，原因是____；处理2中添加的物质X为____，其目的是____。

(4)该技术也被广泛应用于其他作物的育种中，在培育白菜－甘蓝，三倍体无子西瓜、农杆菌转化法获得抗虫棉中，需用到植物组织培养技术的是____。

参考答案及解析
1．C
【解析】工业化生产过程包括细胞的脱分化和再分化，A正确；愈伤组织不能进行光合作用，需从培养基吸收有机物，B正确；根据题干中“将细胞破碎后提取出紫草素”可知，紫草素在细胞内合成后不能分泌到细胞外，C错误；紫草的愈伤组织细胞有细胞壁，在低渗溶液中不会胀破，D正确。

2．C
【解析】细胞产物的工厂化生产是植物细胞工程的重要用途之一，例如可利用组织培养技术来大量生产人参皂甙干粉，A项正确；工厂化生产的细胞产物包括蛋白质、脂肪、糖类、药物等，如人参皂甙，B项正确；培养过程中需要脱分化形成愈伤组织，然后悬浮培养愈伤组织细胞，即可获得大量的细胞产物，不需要经过再分化，C项错误；培养的细胞收集后一般要破碎提取有效成分，D项正确。

3．C
【解析】离体的植物组织、器官必需经过消毒才能接种到组织培养基中，A错误；以茎尖为材料通过组织培养可以获得的脱毒苗，但是不是新品种，获得抗病毒的新品种必须经过转基因技术获得，B错误；生长素、细胞分裂素的协同调节作用在组织培养中非常重要，C正确；以人工膜包裹胚状体和营养物质可制得人工种子，D错误。

4．A
【解析】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全能性，A错误；培育脱毒苗的过程中涉及脱分化和再分化两个阶段，B正确；由图可知，茎尖越小，脱毒率越高，成苗率越低，C正确；在茎尖外植体大小为0.27mm 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。

5．B
【解析】培养基只是为培养物的生长提供了所需的营养物质(水、无机盐、蔗糖、氨基酸和有机酸等)、激素(如细胞分裂素、生长素) 等，植物的生长还需要认为控制无菌、适宜的温度和pH等条件，A错误；在植物组织培养的过程中，由于培养细胞一直处于不断的分裂状态，因此容易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变，进而获得突变体，B正确；培养细胞在不断的分裂过程中，由于人为地调控培养条件，因此纺锤丝的形成和DNA复制不容易受抑制，C、D错误。

6．分生区附近的病毒极少，甚至无病毒具有草莓全部遗传信息生长素和细胞分裂素恰当调控好不同的培养期培养基中生长素与细胞分裂素的浓度和比例启动子、终止子、目的基因农杆菌转化法DNA分子杂交技术放射性同位素标记的目的基因显示出杂交带
【解析】试题解析：梳理植物组织培养技术及其应用、基因工程的基本操作程序等相关知识并形成清晰的知识网络。

在此基础上，结合问题情境，从题意中提取有效信息进行相关问题的解答。

(1)植物分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，因此为了获得脱毒草莓，外植体往往取自植物分生区附近。

草莓细胞具有全能性的原因是：具有草莓全部遗传信息。

(2)植物组织培养过程中，培养基中生长素和细胞分裂素的用量比例不同，可出现不同的结果。

当生长素和细胞分裂素用量的比值低时，有利于芽的分化、抑制根的形成，高时，有利于根的分化、抑制芽的形成，比例适中时促进愈伤组织生长；可见，在培养形成完整新植株过程中，对这两种激素的调控关键是：恰当调控好不同的培养期培养基中生长素与细胞分裂素的浓度和比例。

(3)构建的基因表达载体除了含有标记基因外，还必须有启动子、终止子、目的基因。

草莓是双子叶植物，将目的基因导入受体细胞采用最多的方法是农杆菌转化法。

(4)要检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因，可采用DNA分子杂交技术进行检测。

用放射性同位素标记的目的基因作为探针与草莓基因组DNA杂交，如果显示出杂交带，就表明目的基因已插入染色体DNA中。

7．组织培养可以防止植物病毒的危害；保持亲本的优良性状；短时间内大量快速进行繁殖等脱分化再分化诱导基因突变愈伤组织细胞处于不断地分裂状态，易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变氯化钠挑选出耐盐的愈伤组织培育白菜－甘蓝、农杆菌转化法获得抗虫棉
【解析】试题分析：植物组织培养是指利用特定的培养基将离体的植物细胞、组织或器官培养成完整植株，其过程为：外植体通过脱分化形成愈伤组织，愈伤组织通过再分化形成根、芽等，进而发育成新个体。

花药的离体培养、转基因植物的培育、植物体细胞杂交获得的杂种细胞的培养以及植物的快速繁殖等，都离不开植物组织培养技术。

据此，由题意和图示中提取信息对相关问题进行解答。

(1)分析图示可知：此项技术叫组织培养，其优点是：可以防止植物病毒的危害；保持亲本的优良性状；短时间内大量快速进行繁殖等。

(2)由茎段到愈伤组织这一过程叫脱分化，由挑选生长的愈伤组织到耐盐植株这一过程叫再分化。

(3)处理1中γ射线照射愈伤组织的目的是诱导基因突变，用γ射线不直接处理茎段而是处理愈伤组织的原因是：愈伤组织细胞处于不断地分裂状态，易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变。

处理2中，在培养液中添加物质X后，挑选出的愈伤组织具有耐盐性，由此推知添加的物质X为氯化钠，其目的是挑选出耐盐的愈伤组织。

(4)三倍体无子西瓜的培养过程是：利用秋水仙素处理二倍体西瓜的幼苗，使之变为四倍体，再授以二倍体西瓜的花粉，在四倍体西瓜上结出三倍体的种子；第二年将此三倍体的西瓜种子种下去，授以二倍体的花粉，结出三倍体的无子西瓜。

利用基因工程培养抗虫棉，常用农杆菌转化法将含抗虫基因的Ti质粒导入棉花细胞中，再利用植物组织培养技术获得抗虫棉。

运用植物体细胞杂交技术培育白菜-甘蓝杂种植株，需要借助植物组织培养技术将杂种细胞培养成杂种植株。

综上分析，在培育白菜－甘蓝、农杆菌转化法获得抗虫棉的过程中均采用了植物组织培养技术。