全 文 ：广 西 植 物 Guihaia Jun．2015，35(3)：437—441 http：／／journa1．gxzw．gxib．cn
DOI：10．11931／guihaia．gxzw201312042
董诚明，曹利华，苏秀红，等．稀土元素镧和铈对冬凌草再生植株生长及次生代谢产物的影响EJ]．广西植物，2015，35(3)：437—441
Dong CM，Cao LH，Su XH，et a1．Effects of rare earth elements La and Ce on the growth of Rabdosia rubescens regeneration plant and the accumula
tion of main secondary metabolites[J]．Guihaia，2015，35(3)：437—441
稀土元素镧和铈对冬凌草再生植株
生长及次生代谢产物的影响
董诚 明 ，曹利华 ，苏秀红 ，张艳贞 ，乔毅琳 ，姚 锋
(1．河南中医学院，郑州 450008；2．新乡医学院 三全学院，河南 新乡 450003)
摘 要 ：以冬凌草无菌苗为材料，在冬凌草再生植株时期，添加不同浓度的稀土元素镧和铈 ，用重量法测定其
单株平均鲜重及干重 ，用高效液相法测定冬凌草甲素、乙素 、迷迭香酸的含量 ，参考农作物、园艺作物种质评 比
的方法 ，根据冬凌草生产中各项指标 的重要性 ，设置权重，计算加权后得到综合评分对其进行综合评价 ，探讨
稀土元素镧 、铈对冬凌草再生植株产量及次生代谢产 物冬凌草甲素 、乙素 、迷迭香酸含量 的影响。结果表明：
空 白对照组综合评分为 62．99分 ，添加稀土元素铈的条件下，1 mo1．L～CeC1。·7H ()评分最高为 87．96分，
添加稀土元素镧的条件下 ，5 t~mol·L LaC1。·6H。O评分最高为 74．44分 ，这表明 CeC1。·7H O对冬凌草再
生植株生长及次生代谢产物积累的促进作用优于 LaC1。·6H。O；适宜浓度 的镧 、铈能促进冬凌草再生植株的
生长及次生代谢产物冬凌草甲素、冬凌草乙素 、迷迭香酸的合成 ，而高浓度 10#tool·L—LaC1。·6H O具有抑
制的情况 。该研究结果将对进一步研究稀土元素对冬凌草再生植株生长的促进作用机制奠定基础 ，为植物组
织培养中如何科学合理地使用稀土元素提供理论依据 。
关键词 ：冬凌草 ；稀土元素 ；甲素；乙素 ；迷迭香酸
中图分类号 ：Q943．1；R282，284．1 文献标识码：A 文章编号 ：1000—3142(2015)03—0437—05
Effects of rare-earth elements La3+and Ce3+on the growth
of Rabdosia rubescens regeneration plant and the
accumulation of main secondary metabolites
DONG Cheng-Ming ，CAO Li—Hua ，SU Xiu-Hong ，
ZHANG Yan-Zhen ，QIAO Yi-Lin ，YAO Feng
(1|Henan University of Traditional Chinese Medicine，Zhengzhou 450008，China；
2．Sanquan Medical College of Xinxiang，Xinxiang 450003，China)
Abstract：Aseptic seedlings of Rabdosia rubescens were used as the experiment materia1．In R．rubescens regeneration
period，the rare-earth elements La。 or Ce with different concentrations were added in the culture medium．Fresh
and dry weight of the plant were determined by gravimetric method．HPLC method was used for the determination of
oridonin，ponicidin and rosmarinic acid content．W e determined weight according to evaluating methods of agricultural
and horticultural crops and the importance of indexes in the production of R．rubescens．The quality synthetic evalua—
tion was also carried out according to weighted mark．The effects of rare earth elements La。 and Ce on R．
收稿 日期：2014 05 02 修回日期：2014—10—1
基金项 目：国家 自然科学基金(81173486)；国家科技重大专项(2012zxO9304oo6)。
作者简介：董诚明(1963一)，男，内蒙古四子王旗人 ，教授，主要从事中药资源学的研究与开发，(E—mail)dcm663@sina．com。
通讯作者
438 广 西 植 物 35卷
rubescens tissue culture and the contents of oridonin，ponicidin，rosmarinic acid in R．rubescens were studied．The
synthetic score of blank control group was 6 1．5 1 points，under the condition of 1／,mol·L CeC13·7 H2 O，the score
reached up tO the highest value of 87．20 points．But under the condition of 5／,mol·L LaC13·6H2O，the score 74．44
points．The results of this experiment showed that CeC13·7 H2 O had more positive promoting effects on the growth
of regeneration plant of R．rubescens and the accumulation of main secondary metabolites than LaCI3·6 H2 O．The
optimal concentration of Ce” or La could promote the growth of regeneration plant of R
． rubescens and secondary
metabolites oridonin，ponicidin and rosmarinic synthesis．However，La concentration in high level inhibited the
growth of R．rubescens plant regeneration．The experiment would lay a foundation for further study on the promotion
effect on the growth of regeneration plant of R．rubescens．The study of R．rubescens could provide theoretical basis
for the rational utilization of rare earth elements．
Key words：Rabdosia rubescens；rare earth elements；oridonin；ponicidin；rosmarinic acid
冬凌 草，学名碎米桠 (Rabdosia rubescens)，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。具有活血止痛、清热
解毒等功效 ，同时对治疗食管癌、结肠癌等均有一定
疗效 (刘晨江等，1998)。冬凌草中的主要抗癌、抗菌
活性成分 为二萜类 化合 物 (冬 凌草 甲素、冬 凌草 乙
素)(李继承等，1986)、迷迭香酸。
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。何跃君等(2005)对稀土元素对植物的生物效
应及其作用机理进行 了探讨 ，结果表明适量 的稀土
元素对植物吸收、转化和利用营养元素具有一定的
促进作用。稀土有类似钙 的功能 ，可置换出酶中的
钙离子而参与酶的反应。薛建平等(2004)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 。刘晨 等
(2009)探讨 了稀土元素对冬凌草细胞合成冬凌草甲
素的影响 ，结果表明添加不同种类、不 同浓度的稀土
离子镧和铈均可促进冬凌草甲素的合成。添加镧离
子的细胞合成的冬凌草甲素明显高于添加铈离子的
细胞。目前未见有关稀土元素对冬凌草再生植株影
响的报道，因此通过添加适量稀 土元素能够提高冬
凌草再生植株时期其生物量及其 次生代谢产物含
量，将为提高冬凌草的品质起到重要作用 。
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无菌苗。
1．2实验方法
1．2．1不同浓度稀土元素条件下冬凌草再 生植株产
量比较 将冬凌草无菌苗剪成带有 1个茎节 的小
段 ，接种 于生根培 养基 1／2 MS+IBA 0．3+NAA
0．2中，在 培 养 基 中分 别 添 加 浓 度 为 0、1、5、1O
mo1．L。的 CeC13·7H 2 o或 LaC13·6H 2 O(编号
分别 为 CK、C1、C2、C3、L1、L2、L3)。在 光 照 12
h·d 、温度(25±1)℃、无菌条件下培养 。第 3O天
称取冬凌草鲜重及 干重 ，采 用 SPSS17．0软件分析
冬凌草产量之间的差异性。
1．2．2冬凌草有效成分含量的测定 第 30天 ，取 出
不同稀土元素条件下得到 的冬凌草植株 ，称重后放
置于烘箱 中，80℃ ，烘至恒重 ，用研钵研成粉末 ，备
用。采用 HPLC法 ，测定冬凌草 甲素 、乙素、迷迭香
酸含量(干重含量 )，具体提取、测定方法如下。
1．2．2．1供试品溶液的制备 冬凌草甲素 、迷迭香酸
的制备方法参照 中华人民共和国药典中冬凌草甲素
的制备方法 (国家药典委员会 ，2010)，0．22 m 微孔
滤膜过滤即得其供试样品，每个样品重复 3次 ，冬凌
草乙素的制备参照董诚明等(2011)中的冬凌草乙素
的提取方法，0．22 m 微孑L滤膜过滤后测定冬凌草
乙素的含量，每个样品重复 3次 。
1．2．2．2色谱条件 紫外 检测 器 是 waters e2695，
waters 2489；Agilent XDB—C18(4．6 ITlm ×250 mm ，
5 m)作为色谱柱 ；甲醇一水 (55：45)，甲醇一0．5％磷
酸水溶液(51：49)分别作为冬凌草 甲素、乙素流动
相 ；检测波长、流速 、柱温分别为 238 nlTl、0．8 mL·
min～、30℃。甲醇一0．5 磷酸水溶液(41：59)为迷
迭香酸的流动相 ：检测波长、流速、柱温分别 为 335
nm、O．8 mL ·min 、30℃ 。
1．2．3不同稀土元素条件 下冬凌草再生植株综合评
价 评价方法(田密等 ，2009)：以产量(经济性状)、3
种次生代谢产物(冬凌草 甲素 、乙素 、迷迭香酸)含量
共 4个指标对冬凌草种质进行综合评价 ，并按照各
3期 董诚明等 ：稀土元素镧和铈对冬凌草再生植株生长及次生代谢产物的影响 439
影响因素的重要程度设定各 因素的权重系数 (结合
生产实际和药效考虑 ，将 甲素含量和产量设置了较
多权重 ，各 占总体的 3O％；其它的乙素占 2O ，迷迭
香酸占 2O％，再计算加权后总分 。
公式如下 ：综合总分 一(产量／X№ ×0．3+甲素
含量／y№ ×0．3+乙素含量／Z ×0．2+迷 迭香 酸
含量／PM ×0．2)×1O0
式 中，X 为单株平均干重最大重量 ；Y№ 为最
高甲素含量 ；Z№ 为最高乙素含量 ；P№ 为最高迷迭
香酸含量。
2 结果与分
2．1稀土元素对冬凌草再生植株产量的影响
冬凌草的产量是衡量冬凌草品质优劣的一个重
要因素 ，评价冬凌草的品质必须对其产量进行评价 。
不同稀土元素下冬凌草最终产量评价结果见表 1。
表 1 稀土元素对冬凌草再生植株产量的影响
Table 1 Efects of rare earth elements on
the regeneration plant yield
注 ：*表示与空 白对照 比较 差异 显 著 (P< 0．05)；c：CeCI ·7H 0；L：
LaCI ·6H2O。下同。
Note： * indicates significant difference in contrast with blank control group
(P < O．05)；C：CeCI3 ·7H2 O ；L：LaC1]·6H 2 O．The same below．
从表 1可知 ，除 L3外 ，其余条件下冬凌草平均
鲜重 、平均干重 均高于空 白对照 ，且 CeC1。·7H O
对冬凌草产量的促进作用显著优于 LaC1。·6H。O，
1／~mol·L～CeC1。·7H o条件下 ，冬凌草单株平均
鲜重最高为 0．2370 g、平均干重为 0．030 g，随着其
浓度升高促进作用减弱。低浓度 LaC1。·6H。O促
进冬凌草产量 的提高 ；高浓度 LaCI。·6H。O抑制 ，
10 tzmol·L～LaC1。·6H。O条件下冬凌草平均鲜重
最低为 0．0853 g、平均干重为 0．0121 g。
2．2稀土元素对冬凌草再生植株次生代谢产 物含量
的影响
适量浓度的稀土元素能够促进植物的生长或次
生代谢产物的合成(周洁等，2009；徐忠传等，2006)。
本实验探讨了不同浓度 的 Ce” 、La什对冬凌草次生
代谢产物含量 的影 响 ，并 采用 SPSS17．0软件对实
验结果进行方差分析。具体结果见表 2。
从表 2可知 ，不 同稀土元素条件下冬凌草甲素
含量均高于空 白对 照组 ，随着 浓度 的升 高，Ce抖对
冬凌草 甲素促进作用逐渐降低，La。 的促进作用逐
渐增强 ，L3条 件下冬 凌草 甲素含量 最 高为 14．12
mg·g～。除 L3外，不 同稀土元素条件下均促进冬
凌草乙素合成，C3条件下冬凌草乙素含量最高为
0．201 mg·g ，是空 白对照组 的 2倍。L3条件下
La什抑制冬凌草乙素合成 ，含量最低为 0．061 mg·
g 。说明在 1～10 tzmol·L。浓度范 围内，随着浓
度的升高 ，Ce。。对冬凌草 乙素促进作用越来越 强，
La。 促进作用不显著 ，反而高浓度时抑制冬凌草 乙
素合成。1～10／,mol·L。的 Ce抖及 La 均不同程
度促进迷迭香酸的合成 ，且均呈现显著性差异 (P<
0．05)，C1条 件 下迷 迭 香 酸 的含 量 最 高 为 3O．41
mg·g ，比空白对照组高 13．11 mg·g ，而随着其
浓度升高 ，促进作用开始减弱。
表 2 稀土元素对冬凌草再生植株次生代谢产物含量的影响
Table 2 Effects of rare earth elements on secondary
metabolite accumulation in regeneration plant
2．3稀土元素对冬凌草再生植株综合评分结果
从 以上分析结果来看 ，不同稀土元素条件下各
评价指标有高有低 ，为了保证最终筛选出最佳条件 ，
参考农作物及园艺作物种质评比的方法，根据冬凌
草生产中其指标的重要性，设置权重 ，计算加权后得
到其综合评分，对冬凌草种质资源进行综合评价研
究 。具体评价方法见 1．2．3项下评价方法 。综合评
价结果见表 3。
从表 3可见，除 L3以外 ，不 同稀土元素条件下
的综合评分均高于空白对照组，说明稀土元素对冬
凌草再生植株的生长及次生代谢的合成均有促进作
用 。从综合评分结果可以看出，Ce。 对冬凌草的促
440 广 西 植 物 35卷
表 3 不同稀土元素条件下冬凌草再生植株综合评分结果
Table 3 Effects of rare earth elements on the comprehensive score in regeneration plant
—Medium M
平
ea静n weig嚣 Po nicdi 乙Sc素or评e o分fR osm妻ari酸n 分 (g。)pni() sj、r re
CK(0)
C1(1)
C2(5)
C3(10)
I 1(1)
I 2(5)
I 3(10)
进作用优于 La 一，空 白对照组 62．99分 ，Cl条件下 ，
评分最高为 87．96分 ，高于空 白对照组 24．97分 ，说
明 l／~mol·I 。Ce 为最佳条件。I 3条件下评分最
低为 61．43分 ，说明 La。 对冬凌草再生植株的影 响
出现高浓度抑制现象 。
3 讨论与结论
本 实验应 用组织培养 的方法研究 了稀土元 素
Ce 、Ira。对 冬凌草 再生植 株 的生 长 和冬凌 草 甲
素、乙素、迷迭香酸合成的影响 ，实验结果表明，适量
浓度的稀土元素铈对冬凌草生长 的促 进作用优 于
镧 ，1～10#mol· 铈能提高冬凌草产量 ，促进冬
凌草次生代谢产物的合 成，同等浓度 的镧可以促进
冬凌草甲素、迷迭香酸的合成 ，但其对冬凌草再生植
株的生长及对冬凌草乙素的合成出现高浓度抑制的
情况 ，综合考虑 ，将 1／~mol·L～CeC1。·7H 0作 为
稀土元素最佳条件选择。
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，在细胞培养 和组织培养过 程
中添加适量的稀土元素对植物的产量及次生代谢产
物含量同样起到促进作用(袁晓凡等，2005)。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 (解惠光 ，199l；赵英琪等 ，1999)。这些
在本实验中也得到了证实，在此基础上 ，本实验利用
加权平分法对再生植株产量与次生代谢产物的合成
进行综合分析 ，为进一步提高冬凌草 的品质选出最
佳配方 ，为优 良品质冬凌草的工业化生产奠定基础 。
稀土元素对植物生长作出调控可能是其通过与细胞
膜外侧受体结合 ，再通过信号转导的途径 (李伟等 ，
2002)。陈为钧等(2000)研究 了 La。对烟草 RuBP—
case活性的影响，结果表明低浓度 的稀土元素能够
提高、活化植物体 内 RuBPcase的活性 ，高浓度的稀
土离子会占据 RuBPcase中Mg 。的作用位点，降低
Mg 对酶活性的催化及活化作用 ，同时酶蛋 白中其
他氧原子与多余的 La 离子结合 ，导致酶构象发生
更大程度上 的变化 ，最终 抑制酶 活性 (陈为 钧等 ，
2001)。稀土元素对冬凌草再生植株生长的促 进作
用，实质可能是其影响了体 内生理机制，提高了有关
酶的含量及活性 ，进而提升了体 内能量代谢及 物质
代谢的水平 ，其作用机理将有待于进一步研究。
为了更有效更广泛地将稀土应用于药用植物的
组织培养 ，还需要对稀士元素在不 同作物组培中的
效应做深入系统地研究 ，以了解稀 土元素对不同药
用植株的促进生长分化及抑制生长分化作用机理 ，
特别是其抑制生长机制 ，为药用植物组织培养中如
何正确使用稀土元素提供理论依据 。
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