文档内容
专题 40 植物细胞工程
一、植物细胞工程
1．细胞工程
原理和方法 细胞生物学、分子生物学和发育生物学
操作水平 细胞器水平、细胞水平或组织水平
目的 获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品
分类 根据操作对象的不同分为植物细胞工程和动物细胞工程
2．植物细胞的全能性
(1)概念：细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。
(2)在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性的原因：在特定的时间和空间条件下，
细胞中的基因会选择性表达。
3．植物组织培养技术
(1)概念：将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱
导其形成完整植株的技术。
(2)原理：植物细胞的全能性。
(3)过程
4．菊花的组织培养过程
5．植物体细胞杂交技术(1)概念：将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的
技术。
(2)基本过程
(3)意义：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种。
6．植物组织培养技术的应用
(1)植物繁殖的新途径：快速繁殖、作物脱毒。
①快速繁殖优点：能够保持亲本的优良性状。
②作物脱毒：利用茎尖、根尖等无毒组织进行微型繁殖。
(2)作物新品种的培育：单倍体育种、突变体的利用。
(3)细胞产物的工厂化生产。
一、单选题
1．甘薯由于能增强免疫功能、防癌抗癌、抗衰老、防止动脉硬化等越来越被人们喜爱。但甘薯属无性繁
殖作物，同时又是同源六倍体，具有自交不育和杂交不亲和性，这使甘薯生产和育种存在诸多常规方法难
于解决的问题。下列相关操作不合理的是（ ）
A．快速繁殖，可解决种苗用量大、成本高的问题
B．利用茎尖分生组织培养脱毒苗，产品质量得到提高
C．利用原生质体融合实现体细胞杂交，可以克服杂交不亲和，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，确保得到优良品种
2．下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是（ ）
A．用自然生长的茎进行组培须用适宜浓度的酒精和次氯酸钠的混合液消毒
B．培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入并阻止瓶内外的气体交换
C．组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石带菌量低且营养丰富
D．再生植株需去除根部残留的培养基进行锻炼后才能移种大田
3．植物组织培养技术可以实现优良品种的快速繁殖，下列有关叙述不正确的是（ ）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．以同一植株不同部位细胞为材料培育出的植株基因型相同
C．植物组织培养时使用的培养基中都需添加植物激素
D．利用组织培养技术培育脱毒苗，获得具有抗病毒的新品种
4．为了培育菊花新品种，科学家利用二倍体野生夏菊和六倍体栽培秋菊进行杂交，培育过程如图所示。
下列有关叙述正确的是（ ）
A．d植株含有夏菊和秋菊的遗传物质
B．与②过程有关的细胞器只有高尔基体
C．①过程常选择酶解法去壁，一般在低渗溶液中进行
D．野生夏菊和栽培秋菊自然杂交后是四倍体，属于同一物种
5．下图为利用玉米的幼苗芽尖细胞进行实验的流程示意图。下列叙述错误的是（ ）
A．植株A一般能保持原来玉米幼芽的遗传特性
B．培育成幼苗2的过程，需更换培养基调整生长素和细胞分裂素的比例
C．培育幼苗1所选用的外植体需要做彻底的灭菌处理
D．脱分化过程中，细胞的形态和结构发生变化
6．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．叶片经消毒后需用流水多次冲洗，以避免消毒剂长时间作用而产生毒害作用
B．图示①过程采用酶解法获取原生质体时，可用聚乙二醇调节渗透压
C．图示②过程通过抽真空处理使酶溶液渗入细胞间隙，提高酶解效率
D．经④过程获得的杂种细胞经鉴定和筛选后进行植物组培，获得的幼苗即可用于生产实践
7．通过植物细胞工程技术，可利用甲高产不耐盐、乙低产耐盐的两种二倍体植物培育高产耐盐的杂种植
株，实验流程如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A．①通常将植物细胞置于含纤维素酶和果胶酶的低渗溶液中处理
B．诱导形成②的方法有PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等
C．目的植株相对于甲、乙而言发生了染色体数目变异导致植株不可育
D．由④到目的植株需进一步筛选的原因是④中含有低产耐盐品种
8．人参皂苷具有抗肿瘤等作用，科研人员设计如图1所示流程制备人参皂苷Rg3，并研究了过程③生物反
应器中人参细胞产量、人参皂苷Rg3产量随培养时间的变化，结果如图2。下列叙述正确的是（ ）A．图1中过程①为脱分化，体现了植物细胞的全能性
B．图1中过程②常需用纤维素酶或果胶酶处理将愈伤组织分散成单个细胞
C．图1中过程③采用静置培养，并加入适量蔗糖有利于维持渗透压
D．由图2可知，人参细胞的数量和培养时间等因素会影响人参皂苷Rg3产量
9．在花椰菜种植过程中发现，花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，而野生的黑芥则具有抗黑腐病的
特性。科研人员利用植物体细胞杂交技术培育具有抗病性状的花椰菜新品种，培育过程如图所示，培育过
程中通过紫外线照射使黑芥部分染色体结构被破坏。下列叙述正确的是（ ）
A．过程①用含有胶原蛋白酶和胰蛋白酶的等渗溶液处理植物细胞，获得有活力的原生质体
B．过程②后筛选出异核融合的原生质体转移到诱导愈伤组织形成的培养基中避光培养
C．过程③获得的愈伤组织细胞在显微镜下无法观察到来自黑芥苗叶肉细胞的叶绿体
D．进行抗病接种实验鉴定的杂种抗病植株，具有完整的花椰菜和黑芥的遗传信息
10．某杂种植株的获取过程如下图所示。下列叙述正确的是（ ）
A．叶片消毒后，可用自来水冲洗以避免消毒时间过长产生毒害
B．过程①中，应将叶片置于含有纤维素酶和果胶酶的低渗溶液中
C．过程③中，可使用聚乙二醇或灭活的病毒来诱导原生质体融合
D．过程④中，脱分化过程中不需要光照而后续再分化中需要光照
11．利用基因型为AaBb（两对基因独立遗传）的某植物的叶肉细胞原生质体分离和培养植株的过程，如
下图所示，关于该过程下列表述错误的是（ ）A．a过程中一般要加入纤维素酶和果胶酶
B．d过程需要在含有特定激素的培养基上进行
C．胚状体是愈伤组织进行有丝分裂和减数分裂的结果
D．若用该植株的花粉细胞进行培养，则可得到4种单倍体植株
12．下图是白菜与甘蓝体细胞杂交技术的流程，下列分析错误的是（ ）
A．该过程发生了染色体变异
B．过程①②均应置于较高渗透压溶液中
C．经过程②③获得的均为杂种细胞
D．过程④⑤通常需要适宜的植物生长调节剂的配比
13．研究者通过体细胞杂交技术，探索利用条斑紫菜和拟线紫菜培育杂种紫菜。下列相关叙述正确的是（
）
A．从食用紫菜的动物消化道内提取蛋白酶，用于去除细胞壁
B．原生质体需在低渗溶液中长期保存，以防止过度失水而死亡
C．检测原生质体活力时可用苯酚品红或甲紫溶液处理，活的原生质体被染色
D．聚乙二醇促进原生质体融合后，以叶绿体颜色等差异为标志可识别杂种细胞
14．紫罗兰花色丰富、抗虫性强、种子富含亚麻酸。为了让油菜具有紫罗兰的诸多优良性状，科研人员进
行了下图所示实验。下列叙述错误的是（ ）A．原生质体融合依赖生物膜的流动性，获得的融合原生质体需放在无菌水中以防杂菌污染
B．原生质体融合后，可利用选择培养基从混合细胞群中筛选出所需杂种细胞
C．由愈伤组织到杂种植株培养过程中，每日需要给予适当时间和强度的光照
D．获得杂种植株后，可借助抗原—抗体杂交、病虫感染实验进行新性状表达的鉴定
15．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。辣椒素的获得途径如图所示。下列叙述
错误的是（ ）
A．图示途径体现了植物组织培养技术用于作物繁殖的新途径
B．通常需用体积分数为70%的酒精对外植体进行消毒
C．通过固体培养基来大量培养高产细胞系，可以实现对辣椒素的工业化生产
D．植物茎尖分生区附近几乎无病毒，可用作外植体培养脱毒苗
16．某兴趣小组拟用组织培养繁殖一种名贵花卉，其技术路线如图所示。下列有关叙述错误的是（ ）
A．消毒的流程为酒精消毒→无菌水冲洗→次氯酸钠溶液处理→无菌水清洗
B．过程①的目的是让外植体细胞失去特有的结构和功能，转变成未分化的细胞
C．过程②的实质是基因的选择性表达，过程①~④体现了植物细胞的全能性
D．过程①和②均需在培养基中添加细胞分裂素和生长素，且均必须在光照下进行
17．西瓜消暑解渴，深受百姓喜爱，已知西瓜的染色体数目2n=22，品种甲、乙都能稳定遗传，如图是几
种育种方法流程图，据此以下说法中正确的是（ ）A．在⑦⑧过程中使用高强度的紫外线照射，得到的单倍体植株可能出现品种乙从未出现过的性状表
现
B．用试剂2处理F 产生的花粉，可更快地得到纯合二倍体品种
1
C．若品种甲、乙的优良性状都由显性基因控制，则④⑤育种过程中，表现出优良性状组合的个体最
早在F 出现
2
D．⑧过程产生的单倍体植株的体细胞与①过程产生的无子西瓜a体细胞中含有数量相同的染色体组
18．花椰菜（2n=18）种植时容易遭受病闲侵害形成病斑，紫罗兰（2n=14）具有一定的抗病性。科研人员
利用植物体细胞杂交技术培育具有抗病性状的花椰菜紫罗 兰新品种，过程如图1所示，他们还通过蛋白质
电泳技术分析了亲本及待测植株（1~4）中的某些特异性蛋白，结果如图2所示。下列叙述正确的是（
）A．过程①可用酶解法获得原生质体，需要在无菌水中进行
B．过程②可用电融合法，筛选到的杂种细胞不含叶绿体
C．图2中，2属于杂种植株，该植株是四倍体，能产生可育的配子
D．图2中，1、3、4均是抗病性强的植株
19．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。辣椒素的获得途径如图。下列表述正确
的是（ ）
A．实现①过程的条件是外植体细胞发生基因突变
B．①过程受外源激素的调控，②过程受内源激素的调控
C．获得脱毒苗常用的外植体是根和芽，脱毒苗具有更强的抗病毒能力
D．通过细胞培养获得辣椒素的过程不需要体现细胞的全能性
20．青蒿素主要从黄花蒿的叶片中提取，但提取量很少。研究人员在对黄花蒿进行组织培养时，发现它的
愈伤组织中没有青蒿素，但是由愈伤组织形成的芽和苗中均有少量青蒿素。下列叙述正确的是（ ）
A．可利用植物细胞培养大量获取青蒿素
B．生长素/细胞分裂素比值高时，可促进愈伤组织再分化形成芽
C．对黄花蒿进行组织培养时，最好选取成熟的叶片作为外植体进行培养
D．黄花蒿的愈伤组织中没有青蒿素是因为相关基因没有表达
21．红豆杉是世界上公认濒临灭绝的天然珍稀抗癌植物，它的细胞提取物紫杉醇是重要的抗癌药物之一。
红豆杉可通过播种的方法进行繁殖，但其生长速度缓慢，再生能力差，而植物组织培养技术是实现其大规
模培养的途径之一。下列有关叙述正确的是（ ）
A．培养红豆杉的愈伤组织可用于紫杉醇的工业化生产B．红豆杉不同部位的细胞，经植物组织培养获得的愈伤组织，基因型相同
C．培养基需要用高压蒸汽灭菌，外植体需要用体积分数为50%的酒精、质量分数为5%左右的次氯酸
钠溶液消毒处理
D．将花粉培育获得单倍体，经加倍处理后可得到杂合子
二、多选题
22．水竹是单子叶禾本科植物，易管理和培植，干净而雅致。下图为通过植物组织培养大量获得水竹幼苗
的过程。下列叙述正确的是（ ）
―→
A．①过程为脱分化，②过程为再分化，②过程的实质是基因的选择性表达
B．在水竹植物组织培养过程中，经过筛选可能获得有用的突变体
C．愈伤组织是一团排列疏松而无规则、高度液泡化、有一定形态和功能的薄壁细胞
D．选择水竹的叶和根尖分生区作为外植体诱导形成愈伤组织的难度相同
23．紫杉醇是一种高效抗癌的药物。国内某团队研究光照条件对红豆杉愈伤组织生长和紫杉醇含量的影响，
实验结果如表：
光照条 接种干重/（g·L－ 收获干重/（g·L－
紫杉醇含量/%（干重）
件 1） 1）
光照 4.33 9.13 0.007 0
黑暗 4.38 12.10 0.016 4
下列叙述错误的是（ ）
A．愈伤组织生长的原理是植物细胞具有全能性
B．愈伤组织培养过程要在无菌条件下进行
C．光照能促进愈伤组织的生长并提高紫杉醇含量
D．培养基中的有机物仅能为愈伤组织提供能量
24．油菜容易被胞囊线虫侵染造成减产，萝卜具有抗线虫病基因。科研人员以萝卜和油菜为亲本杂交，通
过下图所示途径获得抗线虫病油菜。以下分析正确的是（ ）A．F 植株的体细胞中含有三个染色体组
1
B．BC 细胞中的染色体组成为AACCR
1
C．BC 植株群体的体细胞中含有的染色体数目为 38~47
2
D．为尽快排除萝卜染色体，应将BC 植株多代连续自交
2
25．狼爪瓦松是一种具有观赏价值的野生花卉且其细胞中的黄酮类化合物可入药。为满足狼爪瓦松 市场
化需求，某科研小组利用植物细胞工程等技术手段，进行狼爪瓦松的扩大培养，具体过程如图 所示（其
中数字序号代表相应的处理过程）。下列有关分析错误的有（ ）
A．过程③先在生长素/细胞分裂素的值高的培养基中培养，再转移至其值低的培养基中
B．制备培养基的正确顺序是：称量→溶解→定容→调 pH 值→分装→灭菌
C．过程④常用射线或化学物质处理即可获得大量所需的突变体植株丙
D．过程⑥利用愈伤组织分裂能力强、全能性高的特点可大量获得黄酮类化合物
26．将基因型为AAbbcc、aaBBcc的植株杂交得到幼苗，将其分别作如下图所示处理，下列叙述不正确的
是（ ）
A．经过多次选育不一定能得到所需性状的①植株B．②植株中能稳定遗传的个体占总数的1/4
C．③植株一定是纯合子
D．④到⑤过程中，基因A、a所在的染色体会移向细胞同一极
27．紫杉醇是存在于红豆杉属植物体内的一种次生代谢物，主要存在于紫杉的树皮和树叶中，具有高抗癌
活性，现在已被广泛应用于乳腺癌等癌症的治疗。现在可以利用植物细胞工程在反应器中培养红豆杉愈伤
组织以大量生产紫杉醇（如下图），同时还可以通过组织培养获得红豆杉植株。下列相关叙述错误的是（
）
A．①为脱分化，过程中生长素的用量要低于细胞分裂素的，一般不需要光照
B．利用愈伤组织细胞获得紫杉醇的过程所用培养基均为固体培养基，可将含紫杉醇的细胞置于低渗
溶液中使其涨破提取紫杉醇
C．②过程用肽聚糖酶处理，③过程细胞进行的是有丝分裂，利用植物细胞工程获得紫杉醇和红豆杉
植株的过程均体现了植物细胞的全能性
D．紫杉醇可能不属于红豆杉基本生命活动所必需的代谢物，可利用培养的动物癌细胞来检测紫杉醇
的抗癌活性
三、综合题
28．阅读以下两则资料，回答相关问题：
资料一：在20世纪50年代以前，种植最广泛的香蕉品种是“大麦克（Gros Michel）"。这种香蕉香味浓郁
深受人们喜爱，但是一种真菌（TR1）引起的香蕉枯萎病却差点将全世界的“大麦克”香蕉尽数消灭。好
在育种专家培育出的新品种“香芽蕉（Cavendish）”可以抵御TRI。“香芽蕉”成为了种植最广泛的香蕉
品种。不幸的是真菌也在进化，TRI的进化类型TR4已经可以感染“香芽蕉”，有科学家预计“香芽蕉”
将会在30年内灭绝。
资料二：水稻（2n）是自花传粉植物，有香味和耐盐碱是优良水稻品种的重要特征。 水稻的无香味（A）
和有香味（a）、耐盐碱（B）和不耐盐碱（b）是两对独立遗传的相对性状。某团队为培育纯合有香味耐
盐碱水稻植株，采用了如下方法进行育种。(1)香蕉是由二倍体芭蕉（2n=22）和四倍体芭蕉（4n=44）杂交产生的，香蕉细胞在有丝分裂后期时染色体
数目是 。观察香蕉细胞中染色体数目前可以用 浸泡样品0.5~1小时，以
固定细胞形态。香蕉一般无种子，原因是染色体在 （答具体时期）出现联会紊乱，因此不能形
成可育的配子。
(2)因为个体差异的存在，生物一般不会因为单病原体侵染导致灭绝， 但三倍体香蕉却两次面临灭顶之灾，
请分析其原因： 。
(3)从育种周期来看，资料二中经过②、③过程培育出有香味和耐盐碱的优良水稻品种的育种方法的优点是
。
(4)在资料二过程③中，若要获得基因型为aaBB的植株，需要对 （填“萌发的种子”或“幼
苗”）用 试剂进行诱导处理。
(5)选取基因型为AaBb正在萌发的种子低温诱导使其染色体加倍后发育而来的植株属于 倍体，
种植加倍后发育而来的植株开花后，对其进行花药离体培养获得的植株属于 倍体。
29．紫花首蓿是全世界栽培历史最悠久、面积最大、利用最广泛的一种豆科牧草，也是研究最多的牧草之
一。百脉根由于富含缩合单宁，单独饲喂其鲜草或直接放牧不会引起膨胀病发生。目前，利用体细胞杂交
技术将百脉根细胞中控制单宁合成的基因转入紫花首蓿成为改良首蓿品质、创造新品种的重要方法和途径。
为了便于杂种细胞的筛选和鉴定，研究人员利用红色荧光和绿色荧光颜料分别标记首蓿和里奥百脉根的原
生质体膜上的蛋白质，再生植株培育过程如图所示，图中①、②、③、④表示相关操作过程。回答下列问
题:
(1)植物体细胞杂交依据的生物学原理有 。过程①常用的酶是 ，细胞融合完成的标
志是 。
(2)植物原生质体融合过程常利用化学试剂 诱导，在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察，根据细胞膜表面荧光颜色不同可观察到 种不同的原生质体（只考虑细胞两两融合的情况）。
(3)过程③和过程④依次为 。
30．下图是科学家利用滩涂野耐盐大豆和普通高产大豆进行体细胞杂交，培育“耐盐—高产大豆”新品种
的过程示意图，①—⑤表示培育过程，请据图回答下列问题：
(1)过程①使用了 去除细胞壁，获得植物原生质体。
(2)过程②常用的化学法包括 、 ，使两种细胞的原生质体融合。若过程②形成的细胞均为2个细
胞融合而来，则经过该过程后，产生的融合细胞最多有 种。
(3)过程③表示 ，过程④⑤分别表示 、 过程，过程④⑤运用的技术是 ，体现出 。
(4)科学家在甲瓶的培养基中加入了质量分数为0．6%的NaCl溶液，发现仅有部分细胞形成愈伤组织，未
形成愈伤组织的细胞是 （填“滩涂野耐盐大豆细胞”“普通高产大豆细胞”或“杂种细胞”），原
因是 。
31．野生黑芥具有黑腐病的抗性基因，花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病。利用相关工程技术可以获
得抗黑腐病杂种黑芥一花椰菜植株。用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失
再生能力，再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合，流程如下图。据图
回答：
(1)该过程用到的细胞工程技术有 、 。
(2)过程①所需的酶是 ，过程②中PEG的作用是 ，经过②操作后，需筛选出融合的杂种细胞，
显微镜下观察融合的活细胞中有黑芥叶肉细胞的 （填写细胞器名称）存在可作为初步筛选杂种细胞
的标志。
(3)原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的 以维持原生质体的形态和活性。原生
质体经过 再生，进而脱分化形成 ，（需要/不需要） 光照条件。(4)若分析再生植株的染色体变异类型，应剪取再生植株和双亲植株的根尖，制成装片，在显微镜下观察并
比较染色体的形态和 。对杂种植株进行 的接种实验，可筛选出具有高抗性的杂种植株。
32．花椰菜（2n=18）易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。科研人员用一
定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失再生能力。再利用此原生质体作为部分遗
传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合，以获得抗黑腐病杂种植株，流程如下图。据图回答下列问题：
(1)过程①所用的酶是 。
(2)原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的 ，从而维持原生质体的形态和活性。
细胞融合完成的标志是 的再生，进而经过 形成愈伤组织。
(3)经过②操作后，需筛选出融合的杂种细胞，显微镜下观察融合的活细胞中有黑芥叶肉细胞的
（填写细胞器名称）存在，可作为初步筛选杂种细胞的标志。
(4)采用特异性引物对花椰菜和黑芥基因组DNA 进行PCR扩增，得到两亲本的差异性条带，可用于杂种植
株的鉴定。下图是用该引物对双亲及再生植株1~4进行 PCR 扩增的结果。据图判断，再生植株1~4中一
定是杂种植株的有 。
杂种植株染色体数目
材料 染色体数
花椰菜 18
黑芥 16杂种植株1 28
杂种植株2 26
杂种植株3 30
杂种植株4 24
杂种植株5 34
(5)进一步检测获得的杂种植株的染色体条数，结果如上表，除了紫外线处理使黑芥原生质体染色体片段化
导致染色体条数改变以外，杂种植株染色体条数在24-34范围内不等的原因可能是 。
(6)对杂种植株进行 接种实验，可筛选出具有高抗性的杂种植株。
