稀土元素对冬凌草再生植株生长的影响△

曹利华，董诚明*，张艳贞，乔毅琳，李洋，冷慕婵

(1.河南中医学院，河南 郑州 450008；2.新乡医学院 三全学院，河南 新乡 450003)

稀土元素对冬凌草再生植株生长的影响△

曹利华1，董诚明1*，张艳贞2，乔毅琳1，李洋1，冷慕婵1

(1.河南中医学院，河南 郑州 450008；2.新乡医学院 三全学院，河南 新乡 450003)

目的：探讨稀土元素镧、铈对冬凌草再生植株生长的影响。方法：在冬凌草再生植株时期，添加不同浓度的稀土元素镧、铈，重量法测定均单株鲜重及干重。结果：CeCl3·7H2O对冬凌草再生植株生长的促进作用优于LaCl3·6H2O，空白对照组农艺性状评分为51.70分，5 μmol·L-1CeCl3·7H2O条件下，评分最高为67.40分。结论：稀土元素铈能显著改善冬凌草再生植株农艺性状，而镧对冬凌草生长促进作用不显著。

冬凌草；稀土元素 ；农艺性状

冬凌草，学名碎米桠Rabdosiarubescens[Hemsl.]Hara.，为唇形科香茶菜属多年生草本或亚灌木植物；产于我国河南、山西、贵州、河北等地；具有清热解毒、活血止痛等功效，同时对治疗食管癌、结肠癌均有一定疗效[1]。

稀土元素是元素周期表中的镧系元素(15种)和与镧系元素化学性质相似的钪、钇共17种元素的总称。何跃君[2]曾探讨了稀土元素对植物的生物效应及其作用机理，结果表明，适量的稀土元素能够促进植物对营养元素的吸收、转化和利用。稀土元素有类似钙的功能，可置换出酶中的钙离子而参与酶的反应。薛建平[3]研究了稀土元素铈对‘红地球’葡萄组培苗生长的影响，表明适宜浓度的铈对其生长具有促进作用。王军妮等[4]研究不同浓度的稀土化合物(LaCl3)对桑树组培苗生长分化以及生根的影响，结果表明，低浓度的LaCl3(40 mg·L-1)能促进桑树组培苗的生长与分化，分化芽数、株高及生根率分别比对照高84.2%、63.5%、12.5%。目前未见有关稀土元素对冬凌草再生植株生长影响的报道，明确添加适量稀土元素对冬凌草再生植株生长的影响，可为调控冬凌草再生植株的农艺性状提供依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

实验材料为实验室内通过对冬凌草叶片愈伤及不定芽分化得到的冬凌草再生植株。

1.2 实验方法

1.2.1 不同浓度稀土元素条件下冬凌草再生植株的诱导 将冬凌草无菌苗剪成带有1个茎节的小段，接种于浓度分别为0、1、5、10 μmol·L-1的CeCl3·7H2O或LaCl3·6H2O的生根培养基1/2 MS+IBA 0.3+NAA 0.2中，光照12 h·d-1，温度(25±1)℃，无菌条件下培养。30 d后统计不同条件下冬凌草再生植株株高、节数、茎粗、叶长、叶宽、根数、根粗。

1.2.2 不同稀土元素条件下冬凌草再生植株的农艺性状评价[5]30 d后，取不同稀土元素条件下诱导出的冬凌草再生植株各10株，比较其株高、节数、茎粗、叶片数、根数、根长、根粗的最大值和平均值，并对各项平均值进行评分。评分方法：各项指标数值最大的记满分10分，其他按比例与之对照得到各项评分。同时采用SPSS17软件分析冬凌草农艺性状与产量之间相关性。

公式如下：

注：Max表示各指标的最大值

2 结果与分析

2.1 稀土元素对冬凌草农艺性状的影响

30 d后各取不同稀土元素条件下冬凌草再生植株10株，测定各项指标，运用SPSS17软件，分析各指标之间差异性。结果见表1(表1中，C1、C2、C3分别代表1、5、10 μmol·L-1CeCl3·7H2O；L1、L2、L3分别代表1、5、10 μmol·L-1LaCl3·6H2O，表2同)。

表1 稀土元素对冬凌草再生植株的影响

注：表中*表示与空白对照比较差异显著(P<0.05)

从表1可以看出，不同稀土元素条件下，不同农艺性状、生物量之间的差异性各不相同。C3条件下的根数与空白对照组有显著性差异(P<0.05)，但根粗、根长与空白对照之间没有显著差异性，说明稀土元素镧、铈对冬凌草不定根生长影响不大。从株高和节数来看，C1、C2条件下与空白对照有显著性差异(P<0.05)，表明1、5 μmol·L-1CeCl3·7H2O两个浓度均促进了冬凌草再生植株的生长。从叶片数来看，C1、C2、C3、L2与空白对照组比较差异性显著(P<0.05)，表明1～10 μmol·L-1CeCl3·7H2O以及5μmol·L-1LaCl3·6H2O均不同程度促进冬凌草叶片分化。从茎粗来看1～10μmol·L-1CeCl3·7H2O及LaCl3·6H2O均促进了冬凌草茎的增粗，除L2、L3外，均具有显著性差异(P<0.05)。

2.2 不同稀土元素条件下冬凌草再生植株农艺性状评分结果

根据以上分析所得的结果来看，不同稀土元素条件下，不同农艺性状之间的差异性各不相同，为了保证能准确的评价稀土元素对冬凌草生长的影响，参照农作物和园艺作物种质评比方法，对各性状评分，具体评价方法见1.2.2项下评价方法，总分70分。农艺性状评分结果见表2。

从表2最终评分结果可以看出，1～10 μmol·L-1CeCl3·7H2O农艺性状评结果明显高于空白对照组及1～10 μmol·L-1LaCl3·6H2O的实验组，其中5 μmol·L-1CeCl3·7H2O条件下最高，达67.40分。1～10 μmol·L-1LaCl3·6H2O条件下，评分结果与空白对照组比较差异性不显著，说明CeCl3·7H2O对冬凌草再生植株生长的促进作用优于LaCl3·6H2O，且5 μmol·L-1CeCl3·7H2O条件下最佳。

2.3 冬凌草再生植株农艺性状与生物量之间的相关性分析

作物各性状之间往往存在着不同程度的相关，在遗传和育种的相关研究中，往往需要鉴定一些性状与产量性状之间的相关性，以便在育种工作中作出正确的选择。

表2-1 不同稀土元素条件下冬凌草农艺性状评分结果

表2-2 不同稀土元素条件下冬凌草农艺性状评分结果

表3 冬凌草无菌苗外观形状与生物量之间的相关性分析

注：表中*表示显著相关，*为P<0.05水平，**为P<0.01水平

从表3可见，冬凌草鲜重与株高、节数、叶片数、茎粗呈显著性正相关(P<0.01)，因此为了提高单株产量，选育时可选择植株较高、节数较多、叶片数较多的植株。根数、根粗与株高、节数、茎粗、叶片数呈显著正相关(P<0.01或P<0.05)，株高、节数、叶片数、茎粗与各性状及鲜重之间都呈显著正相关(P<0.01或P<0.05)，说明冬凌草各农艺性状之间、地上部分各性状与鲜重之间均呈显著性正相关。

3 讨论

离体培养具有环境可控性、繁殖系数大、速度快等优点，采用植物细胞大规模培养技术生产药用成分是满足临床上对珍稀濒危中药材的需求以及保护自然资源、维护生态环境的一条有效途径[6]。近年来，鉴于稀土元素对植物生长具有广泛的促进作用，国内已将稀土元素用于药用植物细胞和组织培养中。大量研究表明，在组织培养过程中添加稀土元素可以促进植物再生植株的生长。在本实验中也得到了证实，实验结果表明，稀土元素铈对冬凌草生长的促进作用优于镧，铈能显著改善冬凌草再生植株的农艺性状，从而提高冬凌草产量，而镧对冬凌草生长无显著促进作用，反而高浓度抑制其生长。大量的稀土农用实践表明，低浓度的稀土元素及其化合物能刺激植物生长，提高作物产量，而高浓度则表现出抑制效果[7-9]。低浓度的稀土元素能够提高、活化植物体内RuBPcase的活性[10]，高浓度时稀土离子会占据RuBPcase中Mg2+的作用位点，使 Mg2+对酶活性的活化、催化作用降低，同时多余的La3+离子与酶蛋白中其他氧原子结合，导致酶构象发生更大程度上的变化，最终抑制酶活性[11]。

为了更有效更广泛地将稀土应用于植物组织培养，还需对稀士元素在不同作物组培中的效应进行深入系统的研究，了解稀土元素对不同组培苗促进生长分、抑制生长分化的浓度及其机理，特别是抑制生长的生理生化效应，为植物组织培养中正确合理使用稀土元素提供依据。

[1] 刘晨江，赵志鸿.冬凌草的研究进展[J].中国药学志，1998，33(10)：577-579.

[2] 何跃君，薛立.稀土元素对植物的生物效应及其作用机理[J].应用生态学报，2005，16(10)：1983-1989.

[3] 薛建平，徐敏，张爱民.稀土元素铈对‘红地球’葡萄组培苗生长的影响[J].园艺学报，2004，31(3)：369-371.

[4] 王军妮，黄艳红等.LaCl3对桑树组培苗生长与分化的影响[J].植物营养与肥料学报，2008，14(2)：403-406.

[5] 田蜜.川产姜黄的种质资源评价及优良株系初步筛选研究[D].成都：成都中医药大学，2009：36-41.

[6] 何跃君，薛立.稀土元素对植物的生物效应及其作用机理[J].应用生态学报，2005，16(10)：1983-1989.

[7] 胡勤海，叶兆杰.稀土元素的植物生理效应[J].植物生理学通讯，1996，32(4)：296-300.

[8] 解惠光.中国稀土元素在农业上应用研究进展[J].科学通报，1997，(8)：361-364.

[9] 赵英琪，王乃江，赵智渊.稀土铈对大扁杏光合作用和抗旱性影响的研究[J].西北植物学报，1999，19(5)：54-58.

[10] 陈为钧，顾月华，王圣兵，等.镧对烟草RuBPease活性影响研究[J].中国稀土学报，2000，18(3)：258-261.

[11] 陈为钧，陶冶，胡天斗，等.稀土离子对烟草RuBPcase的抑制作用[J].中国稀土学报，2001，19(4)：362-365.

Effectofrare-earthelementsLa3+andCe3+ontheGrowthofRegenerationPlantofRabdosiarubescens(Hemsl.)Hara

DONG Chengming1，CAOLihua1，ZHANGYanzhen2，QIAOYilin1，LiYang1，LENGMuchan1

(1.HenanUniversityofTraditionalChineseMedicine，Zhengzhou 450008，China；2.SanQuanMedicalCollege，Xinxiang 450003，China)

Objective：The effects of rare-earth elements La3+and Ce3+onR.rubescenstissue culture were studied.Methods：InR.rubescensregeneration period，the rare earth elements La3+or Ce3+with different concentrations were added in the culture medium.Weights of Fresh and dry plant were determined by gravimetric method.Results：CeCl3·7H2O had more positive promoting effect on regeneration plant than LaCl3·6H2O.The score of blank control group was 51.70 points，under the treatment of 5 μmol·L-1CeCl3·7H2O，the score reached up to the highest value of 67.40 points.Conclusion：The rare-earth element Ce has significant effects on agronomic traits in the regeneration plant ofRrubescens，but the effect of La was not significant.

Rabdosiarubescens[Henrsl.]Hara；Rare-earth elements；Agronomic traits

2014-06-23)

国家自然科学基金项目(81173486)；国家科技重大专项(2012ZX09304006)

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董诚明，教授，研究方向：中药资源学；Tel：(0371)86535313，E-mail：dcm371@sohu.com

10.13313/j.issn.1673-4890.2014.12.010