稀土元素對冬凌草再生植株生長的影響△

曹利華，董誠明*，張艷貞，喬毅琳，李洋，冷慕嬋

(1.河南中醫學院，河南 鄭州 450008；2.新鄉醫學院 三全學院，河南 新鄉 450003)

稀土元素對冬凌草再生植株生長的影響△

曹利華1，董誠明1*，張艷貞2，喬毅琳1，李洋1，冷慕嬋1

(1.河南中醫學院，河南 鄭州 450008；2.新鄉醫學院 三全學院，河南 新鄉 450003)

目的：探討稀土元素鑭、鈰對冬凌草再生植株生長的影響。方法：在冬凌草再生植株時期，添加不同濃度的稀土元素鑭、鈰，重量法測定均單株鮮重及干重。結果：CeCl3·7H2O對冬凌草再生植株生長的促進作用優于LaCl3·6H2O，空白對照組農藝性狀評分為51.70分，5 μmol·L-1CeCl3·7H2O條件下，評分最高為67.40分。結論：稀土元素鈰能顯著改善冬凌草再生植株農藝性狀，而鑭對冬凌草生長促進作用不顯著。

冬凌草；稀土元素 ；農藝性狀

冬凌草，學名碎米椏Rabdosiarubescens[Hemsl.]Hara.，為唇形科香茶菜屬多年生草本或亞灌木植物；產于我國河南、山西、貴州、河北等地；具有清熱解毒、活血止痛等功效，同時對治療食管癌、結腸癌均有一定療效[1]。

稀土元素是元素周期表中的鑭系元素(15種)和與鑭系元素化學性質相似的鈧、釔共17種元素的總稱。何躍君[2]曾探討了稀土元素對植物的生物效應及其作用機理，結果表明，適量的稀土元素能夠促進植物對營養元素的吸收、轉化和利用。稀土元素有類似鈣的功能，可置換出酶中的鈣離子而參與酶的反應。薛建平[3]研究了稀土元素鈰對‘紅地球’葡萄組培苗生長的影響，表明適宜濃度的鈰對其生長具有促進作用。王軍妮等[4]研究不同濃度的稀土化合物(LaCl3)對桑樹組培苗生長分化以及生根的影響，結果表明，低濃度的LaCl3(40 mg·L-1)能促進桑樹組培苗的生長與分化，分化芽數、株高及生根率分別比對照高84.2%、63.5%、12.5%。目前未見有關稀土元素對冬凌草再生植株生長影響的報道，明確添加適量稀土元素對冬凌草再生植株生長的影響，可為調控冬凌草再生植株的農藝性狀提供依據。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗材料為實驗室內通過對冬凌草葉片愈傷及不定芽分化得到的冬凌草再生植株。

1.2 實驗方法

1.2.1 不同濃度稀土元素條件下冬凌草再生植株的誘導 將冬凌草無菌苗剪成帶有1個莖節的小段，接種于濃度分別為0、1、5、10 μmol·L-1的CeCl3·7H2O或LaCl3·6H2O的生根培養基1/2 MS+IBA 0.3+NAA 0.2中，光照12 h·d-1，溫度(25±1)℃，無菌條件下培養。30 d后統計不同條件下冬凌草再生植株株高、節數、莖粗、葉長、葉寬、根數、根粗。

1.2.2 不同稀土元素條件下冬凌草再生植株的農藝性狀評價[5]30 d后，取不同稀土元素條件下誘導出的冬凌草再生植株各10株，比較其株高、節數、莖粗、葉片數、根數、根長、根粗的最大值和平均值，并對各項平均值進行評分。評分方法：各項指標數值最大的記滿分10分，其他按比例與之對照得到各項評分。同時采用SPSS17軟件分析冬凌草農藝性狀與產量之間相關性。

公式如下：

注：Max表示各指標的最大值

2 結果與分析

2.1 稀土元素對冬凌草農藝性狀的影響

30 d后各取不同稀土元素條件下冬凌草再生植株10株，測定各項指標，運用SPSS17軟件，分析各指標之間差異性。結果見表1(表1中，C1、C2、C3分別代表1、5、10 μmol·L-1CeCl3·7H2O；L1、L2、L3分別代表1、5、10 μmol·L-1LaCl3·6H2O，表2同)。

表1 稀土元素對冬凌草再生植株的影響

注：表中*表示與空白對照比較差異顯著(P<0.05)

從表1可以看出，不同稀土元素條件下，不同農藝性狀、生物量之間的差異性各不相同。C3條件下的根數與空白對照組有顯著性差異(P<0.05)，但根粗、根長與空白對照之間沒有顯著差異性，說明稀土元素鑭、鈰對冬凌草不定根生長影響不大。從株高和節數來看，C1、C2條件下與空白對照有顯著性差異(P<0.05)，表明1、5 μmol·L-1CeCl3·7H2O兩個濃度均促進了冬凌草再生植株的生長。從葉片數來看，C1、C2、C3、L2與空白對照組比較差異性顯著(P<0.05)，表明1～10 μmol·L-1CeCl3·7H2O以及5μmol·L-1LaCl3·6H2O均不同程度促進冬凌草葉片分化。從莖粗來看1～10μmol·L-1CeCl3·7H2O及LaCl3·6H2O均促進了冬凌草莖的增粗，除L2、L3外，均具有顯著性差異(P<0.05)。

2.2 不同稀土元素條件下冬凌草再生植株農藝性狀評分結果

根據以上分析所得的結果來看，不同稀土元素條件下，不同農藝性狀之間的差異性各不相同，為了保證能準確的評價稀土元素對冬凌草生長的影響，參照農作物和園藝作物種質評比方法，對各性狀評分，具體評價方法見1.2.2項下評價方法，總分70分。農藝性狀評分結果見表2。

從表2最終評分結果可以看出，1～10 μmol·L-1CeCl3·7H2O農藝性狀評結果明顯高于空白對照組及1～10 μmol·L-1LaCl3·6H2O的實驗組，其中5 μmol·L-1CeCl3·7H2O條件下最高，達67.40分。1～10 μmol·L-1LaCl3·6H2O條件下，評分結果與空白對照組比較差異性不顯著，說明CeCl3·7H2O對冬凌草再生植株生長的促進作用優于LaCl3·6H2O，且5 μmol·L-1CeCl3·7H2O條件下最佳。

2.3 冬凌草再生植株農藝性狀與生物量之間的相關性分析

作物各性狀之間往往存在著不同程度的相關，在遺傳和育種的相關研究中，往往需要鑒定一些性狀與產量性狀之間的相關性，以便在育種工作中作出正確的選擇。

表2-1 不同稀土元素條件下冬凌草農藝性狀評分結果

表2-2 不同稀土元素條件下冬凌草農藝性狀評分結果

表3 冬凌草無菌苗外觀形狀與生物量之間的相關性分析

注：表中*表示顯著相關，*為P<0.05水平，**為P<0.01水平

從表3可見，冬凌草鮮重與株高、節數、葉片數、莖粗呈顯著性正相關(P<0.01)，因此為了提高單株產量，選育時可選擇植株較高、節數較多、葉片數較多的植株。根數、根粗與株高、節數、莖粗、葉片數呈顯著正相關(P<0.01或P<0.05)，株高、節數、葉片數、莖粗與各性狀及鮮重之間都呈顯著正相關(P<0.01或P<0.05)，說明冬凌草各農藝性狀之間、地上部分各性狀與鮮重之間均呈顯著性正相關。

3 討論

離體培養具有環境可控性、繁殖系數大、速度快等優點，采用植物細胞大規模培養技術生產藥用成分是滿足臨床上對珍稀瀕危中藥材的需求以及保護自然資源、維護生態環境的一條有效途徑[6]。近年來，鑒于稀土元素對植物生長具有廣泛的促進作用，國內已將稀土元素用于藥用植物細胞和組織培養中。大量研究表明，在組織培養過程中添加稀土元素可以促進植物再生植株的生長。在本實驗中也得到了證實，實驗結果表明，稀土元素鈰對冬凌草生長的促進作用優于鑭，鈰能顯著改善冬凌草再生植株的農藝性狀，從而提高冬凌草產量，而鑭對冬凌草生長無顯著促進作用，反而高濃度抑制其生長。大量的稀土農用實踐表明，低濃度的稀土元素及其化合物能刺激植物生長，提高作物產量，而高濃度則表現出抑制效果[7-9]。低濃度的稀土元素能夠提高、活化植物體內RuBPcase的活性[10]，高濃度時稀土離子會占據RuBPcase中Mg2+的作用位點，使 Mg2+對酶活性的活化、催化作用降低，同時多余的La3+離子與酶蛋白中其他氧原子結合，導致酶構象發生更大程度上的變化，最終抑制酶活性[11]。

為了更有效更廣泛地將稀土應用于植物組織培養，還需對稀士元素在不同作物組培中的效應進行深入系統的研究，了解稀土元素對不同組培苗促進生長分、抑制生長分化的濃度及其機理，特別是抑制生長的生理生化效應，為植物組織培養中正確合理使用稀土元素提供依據。

[1] 劉晨江，趙志鴻.冬凌草的研究進展[J].中國藥學志，1998，33(10)：577-579.

[2] 何躍君，薛立.稀土元素對植物的生物效應及其作用機理[J].應用生態學報，2005，16(10)：1983-1989.

[3] 薛建平，徐敏，張愛民.稀土元素鈰對‘紅地球’葡萄組培苗生長的影響[J].園藝學報，2004，31(3)：369-371.

[4] 王軍妮，黃艷紅等.LaCl3對桑樹組培苗生長與分化的影響[J].植物營養與肥料學報，2008，14(2)：403-406.

[5] 田蜜.川產姜黃的種質資源評價及優良株系初步篩選研究[D].成都：成都中醫藥大學，2009：36-41.

[6] 何躍君，薛立.稀土元素對植物的生物效應及其作用機理[J].應用生態學報，2005，16(10)：1983-1989.

[7] 胡勤海，葉兆杰.稀土元素的植物生理效應[J].植物生理學通訊，1996，32(4)：296-300.

[8] 解惠光.中國稀土元素在農業上應用研究進展[J].科學通報，1997，(8)：361-364.

[9] 趙英琪，王乃江，趙智淵.稀土鈰對大扁杏光合作用和抗旱性影響的研究[J].西北植物學報，1999，19(5)：54-58.

[10] 陳為鈞，顧月華，王圣兵，等.鑭對煙草RuBPease活性影響研究[J].中國稀土學報，2000，18(3)：258-261.

[11] 陳為鈞，陶冶，胡天斗，等.稀土離子對煙草RuBPcase的抑制作用[J].中國稀土學報，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)

國家自然科學基金項目(81173486)；國家科技重大專項(2012ZX09304006)

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董誠明，教授，研究方向：中藥資源學；Tel：(0371)86535313，E-mail：dcm371@sohu.com

10.13313/j.issn.1673-4890.2014.12.010