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第42 讲 植物细胞工程
目录
01 课标达标练
【题型一】植物组织培养技术
【题型二】植物体细胞杂交技术
【题型三】植物细胞工程的应用
02 能力突破练 (新情境+新角度)
03 高考溯源练 (含2025 高考真题)
题型一 植物组织培养技术
1.关于植物组织培养的再分化过程,说法错误的是( )
A.再分化过程中,不同细胞内合成了功能不同的特异性蛋白质
B.脱分化与再分化过程所使用的培养基主要是激素浓度及用量比例的不同
C.再分化过程在实验室或植物组织培养车间进行,需要避光处理
D.培养基中糖类既能作为碳源,又与维持渗透压有关
【答案】C
【详解】A、再分化过程中,细胞通过基因选择性表达合成不同的蛋白质,导致细胞功能差异,A 正确;
B、脱分化与再分化的关键区别在于生长素和细胞分裂素的浓度比例,B 正确;
C、再分化阶段中,芽的发育需要光照(如促进叶绿体形成),C 错误;
D、糖类在培养基中提供碳源并调节渗透压,D 正确。
故选C。
2.人参是名贵的中药材。研究人员利用植物组织培养技术,实现了人参的快速繁殖,流程如下图所示。
下列叙述正确的是( )
1
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A.①过程需对外植体进行消毒以抑制细胞变异
B.②过程不会发生基因的选择性表达
C.③、④过程所用的培养基的植物激素比例相同
D.⑤过程中存在细胞的分裂、生长、分化和凋亡
【答案】D
【详解】A、①过程是接种外植体的过程,该过程需要消毒以实现无菌操作,A 错误;
B、②是脱分化过程,脱分化过程中也有基因的选择性表达,B 错误;
C、③和④分别是诱导生芽和诱导生根的过程,两个过程所用植物激素的比例不同,C 错误;
D、⑤是植物形成新的植株的过程,该过程中存在细胞的分裂、生长、分化和凋亡,D 正确。
故选D。
3.百合栽培过程中易受病毒侵染,造成品质退化。某研究小组尝试通过组织培养技术获得脱毒苗操作流
程如图。下列叙述错误的是( )
A.1 号培养基中的愈伤组织是排列不规则的薄壁组织团块
B.②为再分化过程,愈伤组织分化时可能会发生突变或基因重组
C.外植体切成小块前需要用体积分数70%的酒精和质量分数为5%的次氯酸钠进行消毒处理
D.百合分生区附近的病毒极少,甚至无病毒,可以作为该研究中的外植体
【答案】B
【详解】A、愈伤组织是一团排列疏松而无规则、高度液泡化的、呈无定形状态的、具有分生能力的薄壁
细胞,所以1 号培养基中的愈伤组织是排列不规则的薄壁组织团块,A 正确;
B、②为再分化过程, 愈伤组织分化时进行的是有丝分裂,可能会发生突变,但不会发生基因重组(基因
重组一般发生在减数分裂过程中 ),B 错误;
C、外植体切成小块前需要消毒处理,一般用体积分数70%的酒精和质量分数为5%的次氯酸钠进行消毒,
C 正确;
D、植物分生区附近(如茎尖、根尖)的病毒极少,甚至无病毒,所以百合分生区附近可以作为该研究中
的外植体,D 正确。
故选B。
2
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4.铁皮石斛是珍贵中药材,野生资源稀缺,植物组织培养可用于铁皮石斛快速繁殖和脱毒。下列叙述正
确的是( )
A.铁皮石斛外植体应该用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒
B.选取幼嫩茎段为外植体时,接种时注意外植体不要倒插
C.利用铁皮石斛茎尖作为外植体,通过植物组织培养可获得抗毒苗
D.细胞分裂素与生长素的比值在生根培养基中比生芽培养基中更大
【答案】B
【详解】A、铁皮石斛外植体先用70%乙醇,再用无菌水清洗,再用5%次氯酸钠消毒处理,最后再用无菌
水清洗,A 错误;
B、植物组织培养时,常需要诱导外植体生根发芽,故接种时要将外植体的形态学下端插入培养基中,即
接种时注意外植体不要倒插,B 正确;
C、利用铁皮石斛茎尖作为外植体,通过植物组织培养可获得脱毒苗,因为茎尖中几乎不带毒,但不抗毒,
C 错误;
D、细胞分裂素与生长素的比值在生根培养基中比生芽培养基中更小,因为生长素比例较高时能促进生根,
D 错误。
故选B。
题型二 植物体细胞杂交技术
5.某研究人员设计了下列技术路线,以期获得甘蓝和萝卜体细胞杂交植株。下列说法错误的是( )
A.细胞融合过程都涉及膜的流动性,常用聚乙二醇、电融合等进行促融
B.上述过程涉及有丝分裂和减数分裂两种分裂方式
C.为诱导融合体产生不定芽,通常应在培养基中加入两类植物激素
D.植物体细胞杂交打破生殖隔离,实现远缘杂交育种
【答案】B
【详解】A、细胞融合的原理是膜的流动性,促进膜融合的方法有聚乙二醇、电融合等,A 正确;
B、上述过程涉及融合原生质体分裂,属于有丝分裂,没有涉及减数分裂,B 错误;
C、植物组织培养过程中当生长素和细胞分裂素的比值低时,有利于芽的形成,C 正确;
D、植物体细胞杂交可以打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,D 正确。
故选B。
6.科学家利用马铃薯和西红柿叶片分离原生质体并进行细胞杂交,最终获得了杂种植株,相关过程如图
所示。有关分析正确的是( )
3
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A.过程①应将叶片上表皮向上,置于含纤维素酶和果胶酶的无菌水中
B.过程②中的原生质体由细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质构成
C.④过程可用高Ca2+—低pH 融合法,目的是促进原生质体融合
D.⑤进行脱分化和再分化过程,脱分化时需要避光,在诱导愈伤组织的培养基中培养,再分化则需要
光照,先在诱导生芽培养基上培养,再转接到诱导生根培养基上培养
【答案】D
【详解】A、①应将叶片下表皮的一面朝下(能与溶液接触),原生质体没有细胞壁,为避免原生质体吸
水涨破,将叶片置于等渗或略高渗溶液中,A 错误;
B、原生质层的结构是由细胞膜、液泡膜以及这两层膜之间的细胞质组成,而原生质体是植物细胞去除细
胞壁的结构,B 错误;
C、诱导原生质体融合的化学法包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+—高pH 融合法等,④过程可用高
Ca2+—高pH 融合法,目的是促进原生质体融合,C 错误;
D、⑤进行脱分化和再分化过程,脱分化时需要避光,在诱导愈伤组织的培养基中培养,再分化则需要光
照,先在诱导生芽培养基上培养,再转接到诱导生根培养基上培养,D 正确。
故选D。
7.花椰菜(2n=18)种植时容易遭受病菌侵害形成病斑,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新品种如图1 所示。通过蛋白质电泳技术分析了亲本及待测
植株中某些特异性蛋白,结果如图2 所示。下列有关叙述正确的是( )
注:1 为花椰菜,Ⅱ为紫罗兰:1、2、3、4、5 为待测植株
A.图1 培育杂种植株所用的技术体现了细胞膜具有一定流动性原理和基因突变原理
B.②过程可用电融合法或灭活病毒诱导细胞融合,杂种细胞再生出细胞壁是成功的标志
C.只考虑细胞两两融合,图1 培育出的植株体细胞中最多含有72 条染色体,减数分裂时最多可形成
18 个四分体
4
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D.可将病菌悬浮液均匀喷施于图2 中的3 和5 植株叶片上,一段时间后,测定病斑面积占叶片总面积
的百分比,筛选出抗病性强的杂种植株
【答案】C
【详解】A、植物体细胞杂交技术将杂种细胞培养成完整植株,体现了植物细胞全能性;两个物种细胞的
融合体现了细胞膜流动性原理和染色体变异原理,A 错误;
B、植物细胞不能用灭活病毒诱导细胞融合,杂交细胞再生出新的细胞壁是植物细胞融合成功的标志之一,
发育成完整植株是植物体细胞杂交技术成功的标志,B 错误;
C、由于细胞随机融合,只考虑细胞两两融合,若两个花椰菜细胞融合则最多有36 条染色体,在有丝分裂
后期最多有72 条染色体,减数分裂时最多可形成18 个四分体,C 正确;
D、根据图谱分析4 号和5 号个体含有紫罗兰和花椰菜两种类型的蛋白质,是杂种植株,可将病菌悬浮液
均匀喷施于4、5 号杂种植株叶片上,一段时间后,测定病斑面积占叶片总面积的百分比,筛选出抗病性强
的杂种植株,D 错误。
故选C。
题型三 植物细胞工程的应用
8.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,
实验结果如下表。下列叙述正确的是( )
光照条
件
接种干重 g·L-1
收获干重 g·L-1
紫杉醇含量%(干重)
光照
4.33
9.13
0.0070
黑暗
4.38
12.10
0.0164
A.愈伤组织培养过程要在无菌条件下进行
B.愈伤组织生长的原理是植物细胞具有全能性
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
【答案】A
【详解】A、愈伤组织培养需在无菌条件下进行,避免微生物污染导致培养失败,A 正确;
B、愈伤组织生长的原理是细胞增殖(分裂),B 错误;
C、由表格可知,两组接种干重相似,但光照条件下收获的愈伤组织干重和紫杉醇含量均低于黑暗条件,
说明光照会抑制愈伤组织的生长并降低紫杉醇含量,C 错误;
D、植物组织培养过程中,有机物可以为植物细胞提供必需的营养物质和能量,此外还可以调节渗透压,D
错误。
故选A。
9.狼爪瓦松是一种具有观赏价值的二倍体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
5
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(其中数字序号代表相应的处理过程)。下列有关分析正确的是( )
A.过程①前需要用70%酒精对植株甲进行消毒,以保证外植体不被污染
B.过程③需要先在生长素/细胞分裂素的比值高的培养基中培养
C.过程⑥利用愈伤组织分裂能力强的特点进行细胞培养可大量获得黄酮类化合物
D.除了植株丙,植物乙、丁细胞核遗传物质与甲相同,属于同一物种
【答案】C
【详解】A、过程①前需要用70%酒精和次氯酸钠对植株甲进行消毒,以保证外植体不被污染, A 错误;
B、生长素/细胞分裂素的值高时有利于生根,该值低时有利于生芽,过程③需先生芽,再生根,B 错误;
C、利用植物细胞培养进行细胞产物的工厂化生产可以获得目标产 物,过程⑥利用愈伤组织分裂能力强的
特点进行细胞培养可大量获得黄酮类化合物,C 正确;
D、植株丙经历了诱变处理,基因发生了突变,遗传物质与甲植株不同;植株乙是通过植物组织培养过程
获得,属于无性繁殖,基因型不变,植株乙和植株甲细胞核遗传物质相同;植物丁是将原生质体进行了融
合,则遗传物质翻倍与甲植株不相同,D 错误。
故选C。
10.人参皂苷是人参的主要活性成分。科研人员分别诱导人参根与胡萝卜根产生愈伤组织并进行细胞融合,
以提高人参皂苷的产率。下列叙述错误的是( )
A.植物细胞融合前用胰蛋白酶去除细胞壁,有利于细胞的融合
B.高Ca2+、高pH 溶液可促进细胞融合,属于化学法
C.融合过程体现出不同细胞膜的结构相似,且具有一定的流动性
D.杂交细胞可能具有生长快速的优势,可以提高人参皂苷的产率
【答案】A
【详解】A、植物细胞融合前需要用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,A 错误;
B、人工诱导原生质体融合的方法有物理法和化学法,高Ca2+、高pH 溶液可促进细胞融合;属于化学法,B
正确;
C、不同细胞膜的结构相似,且具有一定的流动性,所以不同的生物膜可以融合,C 正确;
D、杂交细胞可能具有生长快速的优势,D 正确。
故选A。
11.百合科植物重楼具有抗肿瘤、止血、抗菌、抗病毒等作用,被广泛用于云南白药等重要中成药的制作,
甾体皂苷是重楼中重要的活性成分之一、研究人员开发了重楼珠心细胞悬浮培养技术获得甾体皂苷,技术
流程如下图。下列叙述错误的是( )
6
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重楼珠心细胞
悬浮细胞
细胞培养物
甾体皂苷
A.重楼珠心细胞悬浮培养技术的主要原理是植物细胞增殖
B.检测甾体皂苷的抗肿瘤效果,可采用动物细胞培养技术
C.①②过程分别表示脱分化、再分化,所需植物激素的浓度和比例不同
D.细胞悬浮培养技术获得甾体皂苷,可减少植物资源消耗,有利于保护生物多样性
【答案】C
【详解】A、重楼珠心细胞悬浮培养技术是通过培养重楼珠心细胞来获得甾体皂苷,其主要原理就是利用
植物细胞增殖,使细胞数量增加,从而有可能获得更多的甾体皂苷,A 正确;
B、检测甾体皂苷的抗肿瘤效果,可采用动物细胞培养技术。将培养的动物细胞分为实验组(加入甾体皂
苷)和对照组(不加入甾体皂苷),观察甾体皂苷对动物细胞生长、增殖等方面的影响,以此来判断其抗
肿瘤效果,B 正确;
C、图中①过程是悬浮细胞形成细胞培养物的过程,②过程是由细胞培养物获得甾体皂苷的过程,而不是
脱分化和再分化过程。一般来说,植物组织培养中从外植体形成愈伤组织是脱分化,从愈伤组织形成幼苗
等器官是再分化。在脱分化和再分化过程中所需植物激素的浓度和比例不同。但本题中①②并非脱分化、
再分化,C 错误;
D、通过细胞悬浮培养技术获得甾体皂苷,不需要过度采集重楼等植物,减少了对植物资源的消耗,有利
于保护生物多样性,D 正确。
故选C。
12.植物次生代谢产物是一类具有特殊作用的活性成分,例如丹参中的活性成分丹参酮以及酚酸类成分在
心脑血管疾病的治疗方面效果显著。以丹参为材料,可通过植物细胞工程获得丹参酮用于临床应用。下列
相关叙述正确的是( )
A.次生代谢物一般在特定的组织或器官中生成
B.次生代谢物是植物基本生命活动所必需的
C.应对丹参的外植体做消毒处理以获得脱毒组织
D.该过程利用了植物细胞全能性的原理
【答案】A
【详解】AB、次生代谢不是生物生长所必需的,一般在特定的组织或器官中,并在一定的环境和时间条件
下才进行,A 正确,B 错误;
C、以丹参为材料获得丹参酮需要对外植体进行消毒处理,并经过脱分化形成愈伤组织,C 错误;
D、该过程没有将外植体培育为植株,所以不能体现植物细胞全能性,利用细胞增殖的原理,D 错误。
故选A。
13.为获得具有抗肿瘤活性的骆驼蓬生物碱,并解决野生骆驼蓬稀缺问题,研究团队设计了“细胞工程
+突变育种”双路径方案,流程如下图所示。下列相关叙述正确的是( )
7
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A.骆驼蓬外植体需用酒精、次氯酸钠消毒,以彻底灭活外植体表面微生物
B.步骤②中直接用PEG 处理愈伤组织,可获得染色体组数加倍的骆驼蓬
C.以茎尖作为外植体,经过③培育的幼苗,可作为“抗毒苗”用于生产
D.步骤①②③过程中进行化学物质诱变,可能筛选出有用的突变体
【答案】D
【详解】A、对外植体进行消毒时,用酒精、次氯酸钠消毒的目的是尽量杀死外植体表面微生物,但不是
彻底灭活,因为彻底灭活可能会对外植体细胞造成伤害,影响后续的组织培养,A 错误;
B、直接用PEG 处理愈伤组织不能使染色体组数加倍,细胞壁的限制使细胞不能融合,B 错误;
C、以茎尖作为外植体,经过③培育的幼苗可作为 “脱毒苗” 用于生产,而不是 “抗毒苗”,因为茎尖
病毒极少或无病毒,C 错误;
D、步骤①②③过程中细胞处于不断分裂状态,进行化学物质诱变,可诱发基因突变,从而可能筛选出有
用的突变体,D 正确。
故选D。
14.某兴趣小组尝试利用植物细胞悬浮培养技术培养胡萝卜细胞并获取番茄红素,设计了以下实验流程和
培养装置,请同学们进行评议。下列评议不合理的是( )
A.培养装置中应该增设置于液面以上的排气管
B.装置充气口需要增设无菌滤器防止杂菌污染
C.实验中应采用果胶酶或溶菌酶代替胰蛋白酶
D.装置不受季节约束,但应增设温度监测和控制设备
【答案】C
【详解】A、 装置中的排气管应置于液面上方,以利于培养液中的气体的排出,A 正确;
B、为了防止杂菌污染培养液,装置充气口需要增设无菌滤器,B 正确;
C、胰蛋白酶处理的是动物组织,植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,欲利用愈伤组织制备悬浮细胞,
可用纤维素酶和果胶酶进行处理愈伤组织,溶菌酶作用于细菌的细胞壁,不能处理植物细胞,C 错误;
D、细胞培养时需要保证适宜的温度,因此装置需增设温度监测和控制设备,D 正确。
故选C。
8
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1.药用植物板蓝根(2n=14)具有抗病毒及抗菌等作用。某课题组以甘蓝型油菜(2n=38)与板
蓝根作为原材料,通过体细胞杂交培育了抗病菌的板蓝根-油菜杂交种。部分杂交种细胞染色体组成以及分
裂过程中细胞两极染色体数目占比如表所示,下列叙述正确的是( )
杂交种
体细胞染色体数
后期I 细胞两极染色体数目比的占比(%)
26:26
28:24
23:29
27:25
其它
AS1
52
63.4
10.6
7.2
14.8
0.0
AS6
52-62
32.3
9.6
8.2
11.0
38.8
AS7
52-58
40.3
9.6
7.2
12.5
30.5
A.板蓝根—油菜杂种AS1 属于二倍体,体细胞中有两个染色体组
B.板蓝根产生的配子与甘蓝型油菜产生的配子受精后需用秋水仙素诱导细胞染色体数目加倍
C.杂交种ASI 在后期I 时,有10.6%的细胞两极染色体数目比为28:24,造成这一现象的可能原因是
后期I 有部分染色单体未分离
D.若要将获得的AS1、AS6 和AS7 等杂交种作为有性杂交的亲本,最好选择AS1
【答案】D
【详解】A、板蓝根—油菜杂种AS1 属于异源四倍体,体细胞中含有四个染色体组,A 错误;
B、使用秋水仙素诱导细胞染色体数目加倍时,处理的对象是萌发的种子或幼苗,B 错误;
C、杂交种ASI 在后期I 时,有10.6%的细胞两极染色体数目比为28:24,造成这一现象的可能原因是后期
I 同源染色体未分离,C 错误;
D、若要将获得的AS1、AS6 和AS7 等杂交种作为有性杂交的亲本,最好选择AS1,因为AS1 中刚好含有
两组板蓝根的染色体和两组油菜的染色体,可以进行有性生殖,D 正确。
故选D。
2.甲植物(2n=18)具有由核基因控制的多种优良性状,远缘植物乙(4n=32)的细胞质中存
在抗除草剂基因,科研人员利用植物体细胞杂交技术培育具有抗除草剂性状的优良品种丙,途径如图所示。
已知X 射线处理会使细胞分裂功能丧失但不影响线粒体功能,丙烯酸异辛酯(IOA)处理会使线粒体失活,
但不影响细胞分裂。回答下列问题:
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(1)利用植物体细胞杂交技术获得新植物体,利用的生物学原理是 。
(2)过程②可采用化学法进行诱导,化学法除聚乙二醇融合法外,还有 法等。
(3)过程④中,会在培养基中加入蔗糖,蔗糖的作用是 。过程⑤先将生长良好的愈伤组织转接到诱导
生芽培养基上,通常应在培养基中加入两类植物激素,此时生长素与细胞分裂素的比值 (填
“>1”、“<1”或“=1”)。
(4)与其他育种方式相比,植物体细胞杂交的突出优点是 。
(5)在细胞融合体系中,未融合的细胞不能形成愈伤组织,原因是 。杂种植株丙的抗除草剂基因不会
通过花粉造成基因污染,原因是 。
【答案】(1)细胞膜的流动性和植物细胞的全能性
(2)高Ca2+-高pH 融合
(3) 提供碳源、能源(或提供营养)和维持渗透压 <1
(4)克服远缘杂交不亲和的障碍,打破生殖隔离,实现远缘杂交
(5) 甲细胞用IOA 处理后线粒体失活,细胞生命活动受限;乙细胞经X 射线处理后失去分裂能力
抗除草剂基因位于细胞质中,受精时,只有精子头部(即细胞核)进入卵母细胞
【详解】(1)植物体细胞杂交利用细胞膜的流动性,杂种细胞形成新植物体利用植物细胞的全能性。
(2)步骤②是促进原生质体融合,可以采用化学法进行诱导,其中化学方法除了聚乙二醇(PEG)融合法,
还有高Ca2+-高pH 融合法等。
(3)过程④为脱分化,蔗糖的作用是提供碳源、能源(或提供营养)和维持渗透压。植物组织培养时,细胞
分裂素用量较高,即生长素与细胞分裂素的比值<1,有利于芽的分化,抑制根的形成。
(4)植物体细胞杂交的突出优点是克服远缘杂交不亲和的障碍,打破生殖隔离,实现远缘杂交。
(5)X 射线处理会使细胞分裂功能丧失但不影响线粒体的功能,IOA 处理会使线粒体失活,但不影响细胞
分裂,因此未融合的细胞和同种细胞的融合细胞均不能正常分裂,都不能形成愈伤组织,只有杂种细胞由
于生理互补能形成愈伤组织。丙的抗除草剂基因位于细胞质中,精子的头部几乎只有细胞核,线粒体主要
集中在尾部。受精时,精子的头部进入卵母细胞而尾部留在外面,因此质基因一般不会通过花粉遗传给后
代,避免了基因污染。
3.花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病。野生黑芥对黑腐病等多种常见病害具有抗性。我国科学家将
紫外线(UV)照射处理的花椰菜根原生质体和黑芥叶肉原生质体融合,获得了抗黑腐病的杂合新植株。
对双亲和部分杂合新植株的染色体计数,结果如下表所示。请回答下列问题:
10
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植株
花椰
菜
黑芥
杂合新植株A
杂合新植株B
杂合新植株C
染色体数/条
18
16
34
30
58
(1)原生质体融合的理论依据是 。诱导原生质体融合的化学法包括 (写2 个),融合完成的
标志是 。
(2)将花椰菜和黑芥体细胞在一定条件下融合成杂种细胞,继而经 和 过程培养成新植物体。
这项技术称为 ,该技术的优势在于 。
(3)已知用一定剂量的UV 处理黑芥原生质体可破坏其染色体。根据表中数据,尝试推测已获得的花椰菜黑
芥杂合新植株B 染色体数目少于34(双亲染色体数之和)、杂合新植株C 染色体数目大于34,可能的原
因是 。若要分析杂合新植株的染色体变异类型,应剪取杂合新植株与 植株的根尖,制成
装片,在显微镜下观察比较染色体的形态和数目。简要写出从杂合新植株中筛选出具有高抗性的杂合新植
株的思路: 。
【答案】(1) 细胞膜具有流动性 聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+-高pH 融合法 形成新的细
胞壁
(2) 脱分化 再分化 植物体细胞杂交 打破生殖隔离,克服远缘杂交不亲和障碍
(3) 融合过程中染色体可能会丢失;融合是随机的,可能存在多个细胞的融合 双亲(或花椰菜和
黑芥) 将不同的杂合新植株分别进行黑腐病菌接种实验,观察比较它们的生长情况,生长最好的即
为高抗性杂合新植株
【详解】(1)原生质体是指植物细胞去除细胞壁后的成分,原生质体融合的理论依据是细胞膜具有一定
的流动性;诱导原生质体融合的方法有物理法和化学法,化学法诱导融合时常用的方法有聚乙二醇
(PEG)融合法、高Ca2+-高pH 融合法。
(2)将花椰菜和黑芥体细胞在一定条件下融合成杂种细胞,继而经脱分化和再分化过程过程培养成新植
物体;这项技术称为植物体细胞杂交技术(将不同种的植物体细胞在一定条件下融合成为杂种细胞,并把
杂种细胞培育成新的植物体的方法);该技术的优势在于打破生殖隔离,克服远缘杂交不亲和障碍。
(3)由于用一定剂量的UV 处理黑芥原生质体可破坏其染色体,同时在融合过程中染色体可能会丢失,且
融合是随机的,可能存在多个细胞的融合的情形,因此会出现杂合新植株C 染色体数目大于34 的情况;
染色体数目变异在显微镜下是可见的,故若要分析杂合新植株的染色体变异类型,应剪取杂合新植株与双
亲(花椰菜和黑芥)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数目,从而进行合理
的分析;根据表中数据可知,杂合植株可能会有多种类型,为了从杂合新植株中筛选出具有高抗性的杂合
新植株,需要进行个体生物学鉴定,即将不同的杂合新植株分别进行黑腐病菌接种实验,观察比较它们的
生长情况,生长最好的即为高抗性杂合新植株。
一、单选题
11
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1.(2024·福建·高考真题)中国水仙是一种三倍体观赏花卉。传统生产采用分球茎繁殖方式,不仅周期长、
产率低、花色单调,还易积累病毒。下列措施无法达到改良目的的是( )
A.用水仙鳞片进行植物组织培养以提高产率
B.利用单倍体育种对中国水仙进行品种选育
C.选用水仙幼嫩组织作为外植体获得脱毒苗
D.通过基因工程技术引入外源基因改变花色
【答案】B
【详解】A、用水仙鳞片进行植物组织培养可以在短期内得到大量植株,可以提高产率,A 正确;
B、中国水仙是一种三倍体观赏花卉,其在形成配子是联会紊乱,不能形成正常的配子,不能进行单倍体
育种,B 错误;
C、幼嫩组织几乎不含病毒,可选用水仙幼嫩组织作为外植体获得脱毒苗,C 正确;
D、生物的性状受基因的控制,可通过基因工程技术引入外源基因改变花色,D 正确。
故选B。
2.(2021·福建·高考真题)科研人员利用植物体细胞杂交技术培育矮牵牛新品种,技术流程示意图如下。
下列叙述正确的是( )
A.愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞分化形成的
B.获得的杂种植株都能表现双亲的优良性状
C.可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合和细胞壁再生
D.用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质体
【答案】D
【详解】A、愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞脱分化形成的,A 错误;
B、由于基因的选择性表达和基因间的互作效应,获得的杂种植株不一定能够表现亲本的优良性状,B 错
误;
C、可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合,但不能诱导细胞壁的再生,C 错误;
D、由于植物细胞壁的成分主要是纤维素和果胶,故可以用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质
体,D 正确。
故选D。
3.(2023·重庆·高考真题)某小组以拟南芥原生质体为材料,研究了生长素(IAA)、组蛋白乙酰化及R
基因对原生质体形成愈伤组织的影响。野生型(WT)和R 基因突变型(rr)的原生质体分别经下表不同条
件培养相同时间后,检测培养材料中R 基因表达量,并统计愈伤组织形成率,结果如图所示。据此推断,
下列叙述正确的是( )
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编
号
原生质
体
培养条件
①
WT
培养基
②
WT
培养基+合适浓度的IAA
③
rr
培养基
④
rr
培养基+合适浓度的IAA
⑤
WT
培养基+组蛋白乙酰化抑制
剂
A.组蛋白乙酰化有利于WT 原生质体形成愈伤组织
B.R 基因通过促进IAA 的合成提高愈伤组织形成率
C.组蛋白乙酰化通过改变DNA 碱基序列影响R 基因表达量
D.若用IAA 合成抑制剂处理WT 原生质体,愈伤组织形成率将升高
【答案】A
【详解】A、①和③进行对比可以看出R 基因表达量高,愈伤组织形成率高,①和⑤对比,使用组蛋白乙
酰化抑制剂之后,R 基因的表达量下降,愈伤组织的形成率也会降低,因此推测组蛋白乙酰化有利于WT
原生质体形成愈伤组织,A 正确;
B、图中数据无法得出R 基因是通过促进IAA 的合成提高愈伤组织形成率,B 错误;
C、图中的数据没有关于DNA 碱基序列的测定,因此无法推测组蛋白乙酰化通过改变DNA 碱基序列影响
R 基因表达量,C 错误;
D、①和②对比可以看出IAA 能够促进愈伤组织的形成,因此若用IAA 合成抑制剂处理WT 原生质体,愈
伤组织形成率将降低,D 错误。
故选A。
4.(2025·广西·高考真题)甘薯是重要的农作物,为了改良甘薯品质,科学家利用甘薯(2N=90)与其近
缘野生种(2N=30)进行体细胞杂交,选育得到杂种植株M1。下列说法正确的是( )
A.需用几丁质酶和果胶酶来降解甘薯细胞壁
B.为防止原生质体失水,需使用低渗缓冲液
C.M1 具有两个物种的所有性状,且染色体数目为2N=120
D.在培育M1 时,配制的各种培养基常以MS 培养基为基础
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【答案】D
【详解】A、植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,因此需用纤维素酶和果胶酶降解细胞壁,而非几丁
质酶,A 错误;
B、原生质体在低渗溶液中会因渗透吸水而涨破,需使用等渗缓冲液维持渗透压平衡,B 错误;
C、体细胞杂交后,杂种细胞的染色体数为两亲本之和(90+30=120),但由于基因选择性表达或存在不亲
和性,杂种植株的性状可能不完全包含两个物种的所有性状,C 错误;
D、MS 培养基是植物组织培养的常用基础培养基,体细胞杂交后的杂种细胞需在MS 培养基中诱导脱分化
和再分化,D 正确。
故选D。
5.(2025·广西·高考真题)切取虎尾兰的叶插入土壤,置于适宜条件下培养。一段时间后,切口处会长出
新植株。下列有关该过程的说法错误的是( )
A.体现了细胞的全能性
B.受到植物激素的调节
C.属于有性生殖的范畴
D.包含脱分化及再分化
【答案】C
【详解】A、细胞全能性是指细胞经分裂和分化后,仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能
和特性。虎尾兰叶插后,切口处细胞能发育成新植株,体现了细胞的全能性,A 正确;
B、植物生长受激素(如生长素、细胞分裂素)调节,B 正确;
C、叶插未经过两性生殖细胞结合,属于无性生殖,C 错误;
D、叶插需切口处细胞脱分化形成愈伤组织,再分化出根和芽,D 正确。
故选C。
6.(2025·浙江·高考真题)科研人员研究某种红豆杉的细胞悬浮培养和原生质体培养方式对合成紫杉醇的
影响,甲组为细胞悬浮培养,乙组为原生质体的液体静置培养,丙组为琼脂糖包埋后的原生质体悬浮培养。
三组的培养基相同,其中乙、丙两组另加细胞壁合成抑制剂等。结果如图所示。
下列叙述正确的是( )
A.比较甲和丙,丙组的培养方式有利于原生质体的增殖,从而提高紫杉醇总产量
B.比较乙和丙,丙组的培养方式有利于应用到发酵罐进行紫杉醇的生产
C.丙组中琼脂糖凝胶的作用是持续为原生质体供应碳源
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D.上述实验表明细胞壁完整有助于紫杉醇在细胞内的合成与积累
【答案】B
【详解】A、题干体现的是紫杉醇含量,没有体现对细胞增殖的影响,A 错误;
B、丙组的胞外紫杉醇浓度比乙组高,这意味着丙组的培养方式能更多地产生可提取的紫杉醇,有利于用
发酵罐进行紫杉醇的生产,B 正确;
C、琼脂糖的作用是为细胞提供支撑和固定,它不能为细胞提供碳源,C 错误;
D、甲组细胞有细胞壁,不过从紫杉醇合成量来看,甲组低于乙组和丙组,D 错误。
故选B。
7.(2025·甘肃·高考真题)肿瘤坏死因子α(TNF-α)是一种细胞因子,高浓度时可以引发疾病。研究者
利用细胞工程技术制备了TNF-α 的单克隆抗体,用于治疗由TNF-α 引发的疾病,制备流程如下图。下列叙
述正确的是( )
A.①是从小鼠的血液中获得的骨髓瘤细胞
B.②含未融合细胞、同种核及异种核融合细胞
C.③需用特定培养基筛选得到大量的杂交瘤细胞
D.④需在体外或小鼠腹腔进行克隆化培养和抗体检测
【答案】B
【详解】A、骨髓瘤细胞应该从骨髓中获取,A 错误;
B、B 细胞和骨髓瘤细胞的融合是随机的,可能有些细胞不发生融合,有些两两融合,有些多个融合,有
同种核融合细胞,也有异种核融合细胞,B 正确;
C、诱导B 细胞和骨髓瘤细胞融合,利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞,但不能得到大量的,C 错误;
D、进行克隆化培养,即用培养基培养和注入小鼠腹腔中培养,抗体检测不是在小鼠腹腔内进行,D 错误。
故选B。
8.(2025·四川·高考真题)研究人员用花椰菜(BB,2n=18)根与黑芥(CC,2n=16)叶片分别制备原生
质体,经PEG 诱导融合形成杂种细胞,进一步培养获得再生植株,其中的植株N 经鉴定有33 条染色体。
下列叙述正确的是( )
A.两个原生质体融合形成的细胞即为杂种细胞
B.再生植株N 的形成证明杂种细胞仍具有全能性
C.花椰菜和黑芥的原生质体能融合,证明两种植物间不存在生殖隔离
D.植株N 的B 组和C 组染色体不能正常联会配对,无法产生可育配子
【答案】B
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【详解】A、两个原生质体融合形成的细胞不一定是杂种细胞,有可能是两个花椰菜原生质体融合或两个
黑芥原生质体融合等,A 错误;
B、全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能,杂种细胞经过培养形成再生植株 N,这
证明了杂种细胞仍具有全能性,B 正确;
C、花椰菜和黑芥是不同物种,它们之间存在生殖隔离。原生质体能融合并不能证明不存在生殖隔离,因
为生殖隔离是指不同物种之间一般是不能相互交配的,即使交配成功,也不能产生可育的后代,C 错误;
D、植株 N 是花椰菜(BB,2n=18)和黑芥(CC,2n=16),二者原生质体经 PEG 诱导融合形成杂种细
胞后,染色体组成是 BBCC,存在同源染色体,在减数分裂时能正常联会配对,能产生可育配子,D 错误。
故选B。
9.(2025·江苏·高考真题)图示一种植物组织培养周期,①~③表示相应过程。下列相关叙述错误的是(
)
A.过程①发生了细胞的脱分化和有丝分裂
B.过程②经细胞的再分化形成不同种类的细胞
C.过程②③所用培养基的成分、浓度相同
D.培养基中糖类既能作为碳源,又与维持渗透压有关
【答案】C
【详解】A、过程①形成了愈伤组织,发生了细胞的脱分化,此时细胞还进行有丝分裂,A 正确;
B、过程②是愈伤组织经再分化形成胚状体的过程,故经过再分化形成不同种类的细胞,B 正确;
C、过程②③所有培养基的成分、浓度不完全相同,如细胞分裂素和生长素的浓度不同,C 错误;
D、培养基中常加入蔗糖,既能作为碳源,又与维持渗透压有关,D 正确。
故选C。
10.(2025·陕晋青宁卷·高考真题)佝偻病伴发的手足抽搐症状与人体内某种元素缺乏有关。该元素还可
以( )
A.参与构成叶绿素
B.用于诱导原生质体融合
C.辅助血红蛋白携氧
D.参与构成甲状腺激素
【答案】B
【详解】A、佝偻病伴发的手足抽搐症状与人体内钙(Ca2+)缺乏有关,叶绿素的核心元素是镁(Mg2+),
钙(Ca2+)不参与叶绿素构成,A 错误;
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B、在植物体细胞杂交技术中,高Ca2+-高pH 是植物原生质体融合的其中一种方法,与钙(Ca2+)有关,B
正确;
C、血红蛋白的辅基含铁(Fe2+),负责携氧,与钙无关,C 错误;
D、甲状腺激素含碘(I-),钙不参与其构成,D 错误。
故选B。
11.(2025·黑吉辽蒙卷·高考真题)利用植物组织培养技术获得红豆杉试管苗,有助于解决紫杉醇药源短
缺问题。下列叙述正确的是( )
A.细胞分裂素和生长素的比例会影响愈伤组织的形成
B.培养基先分装到锥形瓶,封口后用干热灭菌法灭菌
C.芽原基细胞由于基因选择性表达,不能用作外植体
D.紫杉醇不能通过细胞产物的工厂化生产来获取,植物组织培养优势明显
【答案】A
【详解】A、在植物组织培养中,生长素和细胞分裂素的比例直接影响细胞的分化方向。当二者比例适中
时,促进愈伤组织的形成;比例过高时促进生根,比例过低时促进生芽,A 正确;
B、培养基含大量水分,需用高压蒸汽灭菌法灭菌(121℃,15-30 分钟);干热灭菌法适用于耐高温且干
燥的物品(如玻璃器皿),不能用于培养基灭菌,B 错误;
C、外植体可以是植物的任何活细胞、组织或器官,只要具有全能性。芽原基细胞是分生组织的一部分,
全能性高,可作为外植体。基因选择性表达是细胞分化的基础,不影响其作为外植体的能力,C 错误;
D、细胞产物的工厂化生产正是通过植物组织培养技术实现的,如大量培养红豆杉细胞,从培养液中提取
紫杉醇。因此,紫杉醇可通过此方法获取,植物组织培养的优势(如快速增殖、大量生产细胞产物)在此
体现,D 错误。
故选A。
12.(2024·广西·高考真题)广西是我国甘蔗主产地。甘蔗一般采用无性繁殖,但会由于病毒积累而产量
下降,可通过植物组织培养获得脱毒苗的方法来解决。关于该方法,下列说法错误的是( )
A.可选用甘蔗的茎尖为外植体
B.选用的外植体需经高温灭菌处理
C.一般采用加入琼脂的固体培养基
D.脱毒苗的形成包括再分化过程
【答案】B
【详解】A、培育脱毒苗时,一般选取茎尖(或芽尖或根尖)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,A 正确;
B、植物组织培养过程中,为防止杂菌污染,外植体需消毒处理,B 错误;
C、植物组织培养过程中的脱分化与再分化所用的培养基一般采用加入了不同植物激素比例的琼脂固体培
养基,C 正确;
D、细胞脱分化是指已经分化的细胞,经过诱导后,失去其特有的结构和功能而转变为未分化细胞的过程,
切取植物的茎尖进行组织培养时经过脱分化与再分化的过程可以获得脱毒苗,D 正确。
故选B。
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13.(2025·浙江·高考真题)某研究小组进行微型月季的快速繁殖研究,结果如表所示。
流程
最佳措施或最适培养基
①外植体腋芽消毒
75%乙醇浸泡30s+5%NaClO 浸泡6min
②诱导出丛生苗
MS+3.0mg·L-16-BA+0.05mg·L-1NAA
③丛生苗的扩增
MS+2.0mg·L-16-BA+0.1mg·L-1NAA
④丛生苗的生根
1/2MS+0.25mg·L-1IBA+0.25mg·L-1NAA
注:从生苗为丛状生长的幼苗,IBA(吲哚丁酸)为生长素类物质
下列叙述正确的是( )
A.流程①的效果取决于消毒剂浓度
B.流程②不需要经过脱分化形成愈伤组织的阶段
C.与流程②相比,流程③培养基中细胞分裂素类与生长素类物质的比值更大
D.与流程③相比,提高流程④培养基的盐浓度有利于从生苗的生根
【答案】B
【详解】A、流程①中,消毒效果不仅取决于消毒剂浓度,还取决于消毒时间和消毒剂种类,A 错误;
B、流程②不需要经过脱分化形成愈伤组织的阶段,直接经腋芽直接分化为丛生苗,B 正确;
C、与流程②相比,流程③培养基中细胞分裂素类与生长素类物质的比值小,C 错误;
D、与流程③相比,提高流程④培养基的IBA 浓度有利于从生苗的生根,D 错误。
故选B。
14.(2024·江苏·高考真题)图示植物原生质体制备、分离和检测的流程。下列相关叙述正确的是( )
A.步骤①添加盐酸以去除细胞壁
B.步骤②吸取原生质体放入无菌水中清洗
C.原生质体密度介于图中甘露醇和蔗糖溶液密度之间
D.台盼蓝检测后应选择蓝色的原生质体继续培养
【答案】C
【详解】A、步骤①添加纤维素酶或果胶酶去除细胞,其原理是酶的专一性,A 错误;
B、步骤②吸取原生质体放入等渗液中清洗,否则会导致原生质体吸水涨破,B 错误;
C、结合图示可知原生质体处于甘露醇和蔗糖溶液之间,因而可推测原生质体的密度介于图中甘露醇和蔗
糖溶液密度之间,C 正确;
D、台盼蓝检测后应选择无色的原生质体继续培养,染成蓝色的原生质体活性差或死亡,D 错误。
故选C。
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15.(2023·福建·高考真题)菊花是两性花,LFY 基因是控制植物花分生组织形成的基因。过量表达LFY
导致植物提早开花。为使菊花花期提前,科学家制备了含有拟南芥过量表达的LFY 基因的转基因菊花。重
组Ti 质粒的部分信息及实验流程如图1 所示。启动子均为真核细胞启动子。
一、将重组Ti 质粒导入农杆菌中,利用农杆菌转化法转化并筛选LFY 转基因菊花。
(1)根据图中的信息,加入潮霉素是为了筛选 ,步骤①培养过程一般 (填“需要”或“不需要”)
光照,流程图中的Ⅰ是 。
(2)通过调整过程②和③中 的浓度和比例,可诱导菊花根和芽的形成,进而培养LFY 转基因菊花。
(3)以 为模板、选用与LFY 基因特异性结合的引物,利用PCR 技术鉴定菊花细胞是否存在LFY 基因。
再选用 技术检测转基因菊花的LFY 蛋白的表达水平,进一步筛选LFY 转基因菊花。
二、为了避免潮霉素抗性基因对环境造成污染,请优化以上实验。利用携带双T-DNA 的Ti 质粒(如图2)
培养转基因植物。
(4)已知Ti 质粒携带双T-DNA 时,每个T-DNA 都可以独立地整合到植物细胞的染色体DNA 上。请设计培
育转基因植物和杂交育种相结合的实验方案,筛选出只表达LFY 转基因菊花 。(写出实验思路即可)
【答案】(1) 转入LFY 基因的菊花细胞 不需要 愈伤组织
(2)生长素和细胞分裂素
(3) 菊花染色体DNA 抗原-抗体杂交
(4)将LFY 基因和潮霉素抗性基因分别克隆到Ti 质粒的两个T-DNA 上,构建重组Ti 质粒;利用农杆菌转化
法转化并筛选同时表达LFY 基因和潮霉素抗性基因的菊花;将转基因菊花自交,在子代中筛选出只表达
FLY 的转基因菊花
【详解】(1)重组质粒中含有潮霉素抗性基因,能表达出潮霉素抗性物质,故本实验中潮霉素的作用是
筛选转入LFY 基因的菊花细胞。步骤①为脱分化形成愈伤组织过程,一般不需要光照,图中Ⅰ为愈伤组织。
(2)步骤②和步骤③为再分化形成根和芽的过程,愈伤组织分化的方向与生长素和细胞分裂素的浓度和
比例有关,故调整步骤②和步骤③培养基中生长素和细胞分裂素的浓度和比例可诱导菊花芽或根的形成。
(3)利用农杆菌转化法转化时,其LFY 基因与菊花染色体DNA 进行了重组,故以菊花染色体DNA 为模
板,选用LFY 基因特异性引物,用PCR 检测LFY 基因是否导入菊花细胞中。检测目的基因是否翻译成蛋
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白质,方法是从转基因生物中提取蛋白质,用相应的抗体进行抗原-抗体杂交。因此,可用抗原-抗体杂交
方法检测转基因菊花中LFY 蛋白的表达水平,进一步筛选转基因菊花。
(4)将两个Ti 质粒存在双T-DNA 独立整合进植物细胞染色体DNA 中制备转基因菊花,最后根据是否表
达FLY 来筛选转基因菊花。具体方案为:将LFY 基因和潮霉素抗性基因分别克隆到Ti 质粒的两个T-DNA
上,构建重组Ti 质粒;利用农杆菌转化法转化并筛选同时表达LFY 基因和潮霉素抗性基因的菊花;将转
基因菊花自交,在子代中筛选出只表达FLY 的转基因菊花。
16.(2025·甘肃·高考真题)水稻白叶枯病(植株的叶片上会出现逐渐扩大的黄白色至枯白色病斑)由白
叶枯病菌引起,严重威胁水稻生产和粮食安全。科学家利用CRISPR-Cas9 基因组编辑技术,对水稻白叶枯
病的感病基因SWEET(该基因被白叶枯病菌利用以侵染水稻)的启动子区进行了定点“修改”,编辑后
的水稻幼胚通过植物组织培养技术获得抗病植株(如下图)。回答下列问题。
(1)CRISPR-Cas9 重组Ti 质粒构建完成后,可通过 (方法)将该质粒转入植物细胞,并将
整合到该细胞的染色体上。为了能够筛选出转化成功的细胞,需要在植物组织培养基中添加 。
(2)实验中用到的水稻幼胚在植物组织培养中被称为 ,对其消毒时需依次使用酒精和
处理。诱导形成再生植株的过程中需使用生长素和细胞分裂素,原因是 。
(3)为了检测基因编辑水稻是否成功,首先需采用 技术检测目标基因的启动子区是否被成功编辑;
然后,在个体水平需将基因编辑后的水稻与野生型水稻分别接种白叶枯病菌,通过比较 来验证
抗病性。
(4)在该研究中,基因编辑成功后的水稻可以抗白叶枯病的原因为 。
【答案】(1) 农杆菌转化法 Ti 质粒上的T - DNA 潮霉素
(2) 外植体 次氯酸钠 生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素
(3) PCR - 测序 病斑的大小(或病斑面积、发病情况等合理答案)
(4)对感病基因SWEET 的启动子区进行定点修改后,白叶枯病菌无法利用该基因侵染水稻。
【详解】(1)将重组Ti 质粒转入植物细胞常用农杆菌转化法。因为农杆菌中的Ti 质粒上的T - DNA(可
转移DNA)能够整合到植物细胞的染色体DNA 上。利用农杆菌侵染植物细胞,从而将重组Ti 质粒导入植
物细胞。为了筛选出转化成功的细胞,由于重组Ti 质粒上含有潮霉素抗性基因(HygR),所以需要在植物
组织培养的培养基中添加潮霉素,只有成功导入重组Ti 质粒的细胞才能在含有潮霉素的培养基上存活。
(2)在植物组织培养中,离体的植物器官、组织或细胞被称为外植体,所以实验中用到的水稻幼胚被称
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为外植体。 对水稻幼胚消毒时需依次使用酒精、次氯酸钠处理。 在植物组织培养诱导形成再生植株的过
程中,生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素。不同浓度的生长素和细胞分裂
素的配比可以调控细胞的分裂和分化方向,从而诱导形成根和芽等不同的器官,最终形成再生植株。
(3)为了检测基因编辑水稻是否成功,首先需采用PCR - 测序技术检测目标基因的启动子区是否编辑成
功。通过PCR 扩增目标基因的启动子区片段,然后进行测序,与编辑前的序列进行对比,看是否发生了预
期的改变。 在个体水平需将基因编辑后的水稻与野生型水稻分别接种白叶枯病菌,通过比较病斑的大小
(或病斑面积、发病情况等)来验证抗病性。如果基因编辑后的水稻病斑明显小于野生型水稻,说明其抗
病性增强。
(4)在该研究中,基因编辑成功后的水稻可以抗白叶枯病的原因为:对感病基因SWEET 的启动子区进行
定点修改后,白叶枯病菌无法利用该基因侵染水稻,从而使水稻获得了抗病性。
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