本文以模式植物拟南芥为实验材料，以农用稀土中的主要成分硝酸铈为细胞外调控因子，从细胞、亚细胞及分子水平等不同层次，系统的研究了稀土元素铈（Cerium，Ce）对拟南芥的Hormesis效应及其与钙离子信号传导之间的关系。结果表明：　　（1）稀土元素Ce对拟南芥生长发育的影响具有明显的Hormesis效应。低浓度的Ce促进了拟南芥主根伸长，显著的增加了根毛密度、叶冠直径、刺激了叶绿素的合成，而浓度较高时，则表现出明显的抑制效应。且随着浓度的加大，拟南芥的主根伸长量、根毛密度、植株鲜量、叶冠直径、叶片数量均显著降低，叶绿素含量也随Ce浓度的增加而急剧下降。（2）扫描电镜分析显示，低浓度的Ce可刺激叶细胞直径扩大，但浓度较高时则使之皱缩，甚至严重变形。（3）透射电镜分析表明，Ce主要分布于细胞壁，在高浓度下少量Ce也可穿过细胞膜进入细胞内部。低浓度Ce对细胞的超微结构没有显著影响，而在高浓度下，根和叶细胞内的线粒体、叶绿体等细胞器都受到不同程度的损坏。且随着培养基中的Ce浓度的增大，细胞受损程度逐渐加重。（4）电感耦合等离子体质谱分析显示，Ce对钙及其它营养元素的吸收与转运均有明显影响。低浓度Ce促进了Ca的吸收，而高浓度Ce却强烈的抑制了Ca的吸收与转运，Mg、Na、Mn、Fe、Cu、Zn的吸收和转运被低剂量的Ce刺激，而高剂量Ce却显著抑制了Fe、Cu、K的吸收以及Mg、Na、K、Fe、Cu、Zn的转运。（5）激光扫描共聚焦显微镜分析表明：钙同稀土类似也主要分布于细胞壁；低浓度Ce对拟南芥根细胞内Ca2+浓度基本无影响，浓度较高时，会造成根细胞内Ca2+浓度下降，而浓度过高时则诱导根细胞内Ca2+呈先升后降的震荡变化；Ca2+螯合剂EGTA、钙调蛋白阻断剂TFP、胞内Ca2+通道阻断剂RR和细胞膜Ca2+通道抑制剂VP均可干扰胞内Ca2+浓度变化，由此可见，Ce可通过钙调蛋白、细胞膜和胞内钙离子通道调控细胞内的Ca2+信号。（6）低剂量和高剂量的Ce对CaM基因家族的差异调控以及Ca2+-ATP酶基因表达的不同调节，可能是稀土低促高抑的另一种重要调控机制。（7）低剂量短时间的Ce处理刺激了CaM合成，而高剂量长时间处理却起显著抑制作用，CaM蛋白在低剂量与高剂量Ce处理下的差异表达，使之有可能通过Ca2+-CaM信号进行差异响应。（8）低浓度Ce对抗氧化系统及体内活性氧的影响不大，而高浓度Ce打乱了体内抗氧化系统的动态平衡，造成活性氧（O2.-和H2O2）急剧积累，膜脂过氧化加速，且随着Ce浓度的提高，毒害逐渐加重。　　综上所述，稀土元素Ce对拟南芥“低促高抑”的Hormesis效应可能与细胞内Ca2+信号对不同剂量稀土响应的差异有关。