基于文獻(xiàn)計(jì)量分析的植物多倍體誘導(dǎo)研究進(jìn)展

王 晶，李 茜，高雪芹,3，伏兵哲,3

（1. 寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021；2. 寧夏草牧業(yè)工程技術(shù)研究中心，寧夏 銀川 750021；3. 寧夏優(yōu)勢(shì)特色作物現(xiàn)代分子育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏 銀川 750021）

多倍體是指擁有兩個(gè)以上完整染色體組的個(gè)體[1]，可以通過(guò)自然發(fā)生和人工誘導(dǎo)產(chǎn)生。自然發(fā)生多倍體是指具有不同倍性水平的物種間進(jìn)行天然雜交或未發(fā)生減數(shù)分裂的配子與種間或種內(nèi)配子結(jié)合而形成的多倍體[2]，其產(chǎn)生過(guò)程相對(duì)緩慢且較為罕見，根據(jù)前人統(tǒng)計(jì)，在被子植物中自然形成的多倍體物種僅有2%～4%[3]。隨著育種技術(shù)的不斷創(chuàng)新及多倍體誘導(dǎo)技術(shù)的深入研究，人們通常利用生物、化學(xué)、物理等人工誘導(dǎo)方法處理以提高植物多倍體的發(fā)生頻率，從而克服在自然界中由于一些物種倍性水平不同而不能進(jìn)行種間雜交、雜交后代不育以及某些屬只有一個(gè)物種等所導(dǎo)致的植物基因庫(kù)狹窄、經(jīng)濟(jì)價(jià)值性狀低等難題[4]。多倍體植物一般表現(xiàn)為植株高大、抗逆性強(qiáng)，因此可將人工誘導(dǎo)多倍體形成作為一種策略以響應(yīng)環(huán)境變化產(chǎn)生的遺傳變異來(lái)提高植物的適應(yīng)性[5-6]，但與此同時(shí)誘導(dǎo)形成的多倍體往往也伴隨著育性低、生長(zhǎng)慢、矮生等特征[7]，所以多倍體育種技術(shù)在以收獲營(yíng)養(yǎng)體為主的植物種質(zhì)創(chuàng)新、性狀改良及其品種選育中具有重要意義。綜上，多倍體誘導(dǎo)技術(shù)被認(rèn)為是促使生物多樣性增加的一個(gè)有價(jià)值的工具，它增加了種質(zhì)的多樣性，為育種工作的延續(xù)奠定了基礎(chǔ)[8-11]。

從20 世紀(jì)90 年代至今，信息技術(shù)極速發(fā)展，大數(shù)據(jù)時(shí)代逐漸到來(lái)，同時(shí)伴隨著數(shù)據(jù)產(chǎn)生速度、方式、類型、體量的大幅提高，使得傳統(tǒng)文獻(xiàn)分析方法遇到巨大挑戰(zhàn)[12]；而文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)作為文獻(xiàn)計(jì)數(shù)的統(tǒng)計(jì)方法在此挑戰(zhàn)下應(yīng)勢(shì)而生，為從海量文獻(xiàn)中發(fā)現(xiàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)與學(xué)科發(fā)展提供了新的路徑，該方法不僅可以評(píng)估和量化特定主題的文獻(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，揭示其歷史發(fā)展和研究現(xiàn)狀以及前沿趨勢(shì)[13]，而且提供了從微觀(期刊和機(jī)構(gòu))到宏觀(國(guó)家和全球)觀點(diǎn)的橋梁功能。

Citespace 是由陳超美教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的一款基于Java 平臺(tái)，利用多元、歷時(shí)、動(dòng)態(tài)的信息可視化技術(shù)顯現(xiàn)動(dòng)態(tài)知識(shí)圖譜，并能兼容中英文主流文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的文獻(xiàn)計(jì)量分析可視化軟件[14]，通過(guò)其可確定某特定研究領(lǐng)域的主要研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)[15]。通過(guò)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，目前關(guān)于多倍體誘導(dǎo)方面的綜述文獻(xiàn)數(shù)量有限，還未檢索到利用文獻(xiàn)計(jì)量法對(duì)該研究領(lǐng)域進(jìn)行系統(tǒng)全面地綜合分析的文章。而近年來(lái)多倍體誘導(dǎo)相關(guān)研究文獻(xiàn)數(shù)量逐漸增加，且研究來(lái)源于不同物種和角度。因此，本研究借助Citespace 文獻(xiàn)計(jì)量軟件，從發(fā)文趨勢(shì)、引文次數(shù)、國(guó)家合作關(guān)系、核心機(jī)構(gòu)、發(fā)文期刊、高被引文獻(xiàn)和高頻共現(xiàn)關(guān)鍵詞等角度對(duì)當(dāng)前的研究進(jìn)行分析和總結(jié)，有助于全面了解全球多倍體誘導(dǎo)相關(guān)研究現(xiàn)狀和前沿趨勢(shì)，更好地把握最新的研究動(dòng)態(tài)，旨在為該研究領(lǐng)域的學(xué)者提供理論參考與借鑒。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與分析方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究使用的數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)知網(wǎng)(China National Knowledge Internet, CNKI)數(shù)據(jù)庫(kù)[包括北大核心、中國(guó)科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(kù)(Chinese Science Citation Database, CSCD)、工程索引(The Engineering Index,EI)、中文社會(huì)科學(xué)引文索引(Chinese Social Sciences Citation Index, CSSCI)和科學(xué)引文索引(Science Citation Index, SCI)來(lái)源的文獻(xiàn)] 以及Web of Science 核心合集(WOS) 數(shù)據(jù)庫(kù)[ 包括社會(huì)科學(xué)引文索引(Social Sciences Citation Index, SSCI)、科學(xué)引文索引(Science Citation Index Expanded, SCI-E)、會(huì)議錄引文索引(Conference Proceedings Citation Index -Social Sciences & Humanities, CPCI-SSH)、會(huì)議錄引文索引科技版(Conference Proceedings Citation Index -Science, CPCI-S)、化學(xué)索引數(shù)據(jù)庫(kù)(Index Chemicus, IC)和化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)(Current Chemical Reactions Expanded,CCR-E)收錄的文獻(xiàn)]。具體檢索時(shí)間為2021 年1 月3 日，時(shí)間跨度為2000 - 2020 年。CNKI 中，以“染色體加倍”或“多倍體誘導(dǎo)”作為檢索主題，以“期刊”作為檢索大類，共檢索到839 篇有效文獻(xiàn)，之后以refworks 格式輸出其信息作為分析數(shù)據(jù)源；WOS 中采用基本檢索，文獻(xiàn)類型選擇“article”和“review”，語(yǔ)種選擇 “English”，檢索主題為 “chromosome doubling”或“polyploidy induction”或“polyploidy inducting”，共檢索出615 篇有效文獻(xiàn)，之后以“全記錄與引用的參考文獻(xiàn)”格式輸出文獻(xiàn)信息作為分析數(shù)據(jù)源。

1.2 分析方法

本研究利用Citespace 5.7.R1 文獻(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘和可視化分析軟件，基于“path finder (尋徑網(wǎng)絡(luò)算法)”和“co-citaion (共引分析理論)”對(duì)多倍體誘導(dǎo)研究領(lǐng)域的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)量分析，以探尋出該研究領(lǐng)域演化的主要路徑及其關(guān)鍵知識(shí)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，并通過(guò)繪制一系列不同的可視化知識(shí)圖譜來(lái)分析學(xué)科演化和前沿趨勢(shì)。本研究中計(jì)量指標(biāo)的分析通過(guò)Excel 2016 完成，可視化知識(shí)圖譜采用Citespace 構(gòu)建，其中node types (節(jié)點(diǎn)類型)的選擇為合作網(wǎng)絡(luò)分析中的institution (機(jī)構(gòu))和country (國(guó)家)、共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析中的keyword (關(guān)鍵詞)、共被引分析中的cited journal(期刊共被引)。可視化圖譜中每個(gè)節(jié)點(diǎn)(node)代表一個(gè)關(guān)鍵詞，節(jié)點(diǎn)的不同圈層為年輪，根據(jù)年輪層的不同顏色展現(xiàn)出該關(guān)鍵詞的引用歷史記錄，節(jié)點(diǎn)的大小顯示出關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次的多少，節(jié)點(diǎn)之間連線(link)越多表明關(guān)鍵詞之間的共現(xiàn)次數(shù)越多，并且連線粗細(xì)程度顯示出相互關(guān)系的強(qiáng)弱[16]。因此，可視化圖譜中節(jié)點(diǎn)大小、連線多少、連線粗細(xì)、年輪顏色及厚度均能體現(xiàn)出該文獻(xiàn)發(fā)表至今被引用歷史情況及其學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)度[17]。

2 結(jié)果與分析

2.1 文獻(xiàn)定量分析

文獻(xiàn)的定量分析包括每年的發(fā)文數(shù)量和被引次數(shù)，用于表示近年來(lái)相關(guān)領(lǐng)域的研究活動(dòng)趨勢(shì)，是反映相關(guān)研究程度的重要指標(biāo)[18]。在一定程度上，引文數(shù)量能夠反映出文獻(xiàn)的認(rèn)可度和貢獻(xiàn)率。2000 -2020 年，CNKI 中多倍體誘導(dǎo)研究領(lǐng)域總發(fā)文量為839 篇，年平均發(fā)文量為42 篇，2000 - 2010 年發(fā)文量整體逐漸上升，2001 年發(fā)文量最少，僅15 篇，2010 年發(fā)文量最多，高達(dá)65 篇，之后2010 - 2020 年發(fā)文量逐漸下降(圖1)。值得注意的是，雖然早期發(fā)表的文章數(shù)量相對(duì)較少，但它們充分描述了多倍體誘導(dǎo)的方法、原理與問題，因此被更頻繁地引用?？偙灰l次和篇均被引頻次的峰值分別出現(xiàn)在2003 年和2000 年，近10 年來(lái)被引頻次呈穩(wěn)定的下降趨勢(shì)。

圖1 中國(guó)知網(wǎng)中植物多倍體誘導(dǎo)相關(guān)研究發(fā)文量時(shí)間序列變化Figure 1 Temporal trends in the number of plant polyploidy induction papers and associated citations in China National Knowledge Infrastructure (CNKI)

2000 - 2020 年WOS 中有關(guān)多倍體誘導(dǎo)方面研究文獻(xiàn)量雖然有輕微波動(dòng)，但整體呈增加趨勢(shì)(圖2)。年均發(fā)文量為29 篇，2001 年發(fā)文量最少，僅12 篇，2020 年發(fā)文量最多，達(dá)到了62 篇，這與許多國(guó)家近年來(lái)的科研基金支持程度、重視程度、期刊數(shù)的不斷增加有一定的關(guān)系，同時(shí)這也符合科技論文質(zhì)量與數(shù)量不斷增長(zhǎng)的大趨勢(shì)[19-20]?？偙灰l次呈逐漸上升趨勢(shì)，與每年發(fā)文量整體趨勢(shì)相一致，篇均被引頻次在2000 - 2010 年呈穩(wěn)定上升趨勢(shì)，但在2010 - 2020 年起伏波動(dòng)較大，總被引頻次和篇均被引頻次的峰值分別出現(xiàn)在2020 年和2018 年，由此可看出近年來(lái)諸多學(xué)者加深了對(duì)該研究領(lǐng)域的重視程度。

圖2 WOS 中植物多倍體誘導(dǎo)相關(guān)研究發(fā)文量時(shí)間序列變化Figure 2 Temporal trends in the number of plant polyploidy induction papers and associated citations in Web of Science (WOS)

2.2 國(guó)家合作關(guān)系分析

一個(gè)機(jī)構(gòu)或國(guó)家收錄在WOS 中的論文數(shù)量和質(zhì)量可以反映其在特定科學(xué)領(lǐng)域的研究水平[21]。2000 - 2020 年，WOS 中發(fā)文量前10 的國(guó)家依次為中國(guó)(181 篇)、美國(guó)(96 篇)、日本(55 篇)、巴西(23篇)、波蘭(21 篇)、伊朗(21 篇)、印度(21 篇)、德國(guó)(19 篇)、法國(guó)(13 篇)和西班牙(12 篇)。這10 個(gè)國(guó)家的總發(fā)文量為462 篇，占全球發(fā)文總量的75.1%，其中中國(guó)占發(fā)文量前10 國(guó)家發(fā)文總量的39.2%，是美國(guó)的1.89 倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于其他國(guó)家，并且其2020 年發(fā)文量高達(dá)29 篇，與1999 年相比增加了16 篇。從發(fā)文時(shí)間走勢(shì)看，中國(guó)和美國(guó)起步較早，而其他國(guó)家依次于2 年或3 年后才陸續(xù)發(fā)文，伊朗更是8 年以后才開始刊文(圖3)。整體來(lái)看，中國(guó)不僅發(fā)文量明顯較多，而且每年發(fā)文的連續(xù)性較強(qiáng)，美國(guó)次之，而其他國(guó)家間斷性較強(qiáng)，發(fā)文不連貫。近年來(lái)，國(guó)際交流和合作已經(jīng)成為科學(xué)研究中的一個(gè)重要方面，有助于促進(jìn)學(xué)術(shù)出版物的發(fā)展并深化其影響。本研究繪制了各國(guó)家間的合作關(guān)系網(wǎng)絡(luò)圖譜，可以看出在該研究領(lǐng)域，中國(guó)(China)、美國(guó)(USA)和日本(Japan)處于全球科學(xué)研究水平的領(lǐng)先地位，是合作貢獻(xiàn)較多的前3 個(gè)國(guó)家，它們的中介中心性依次為0.30、0.67 和0.18 (圖4)，說(shuō)明美國(guó)在各個(gè)國(guó)家合作間居于重要地位。

圖3 WOS 中植物多倍體誘導(dǎo)發(fā)表量前10 的國(guó)家發(fā)文趨勢(shì)Figure 3 Trends in plant polyploidy induction papers published per year by the top 10 countries in Web of Science (WOS)

圖4 WOS 中文獻(xiàn)發(fā)表國(guó)家間合作Figure 4 Cooperation among countries in Web of Science (WOS) publications

2.3 研究機(jī)構(gòu)

綜合CNKI 和WOS，累積發(fā)文量前15 的研究機(jī)構(gòu)中有11 所研究機(jī)構(gòu)來(lái)自中國(guó)，發(fā)文量居第一的機(jī)構(gòu)為北京林業(yè)大學(xué)(84 篇)，占累積發(fā)文量前15 研究機(jī)構(gòu)發(fā)文總量的23.48%，是中國(guó)學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)中最重要的科學(xué)貢獻(xiàn)者之一，其次為南京農(nóng)業(yè)大學(xué)(34 篇)和華中農(nóng)業(yè)大學(xué)(31 篇) (圖5)?？偙灰螖?shù)排名前3 的機(jī)構(gòu)分別為華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、北京林業(yè)大學(xué)和法國(guó)國(guó)家農(nóng)業(yè)食品與環(huán)境研究院，各占累積發(fā)文量前15研究機(jī)構(gòu)刊文被引總量的18.82%、15.74%和12.55%。篇均被引次數(shù)排名也有所不同，法國(guó)國(guó)家農(nóng)業(yè)食品與環(huán)境研究院、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)和西北農(nóng)林科技大學(xué)位居前3，篇均被引次數(shù)分別為96、56、33，其中法國(guó)國(guó)家農(nóng)業(yè)食品與環(huán)境研究院的刊文具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

圖5 國(guó)內(nèi)外發(fā)文量前15 的研究機(jī)構(gòu)Figure 5 Top 15 research institutions in terms of number of articles published in China and abroad

2.4 發(fā)文期刊

學(xué)術(shù)期刊是科研學(xué)者學(xué)術(shù)成果展示的主要平臺(tái)，因此對(duì)某一特定研究領(lǐng)域的核心期刊進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，有助于研究者快速準(zhǔn)確地選擇相應(yīng)期刊進(jìn)行文獻(xiàn)查閱和論文寫作[22-23]。CNKI 中發(fā)表文獻(xiàn)總數(shù)靠前的3 個(gè)期刊依次為《北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》(22篇)、《核農(nóng)學(xué)報(bào)》(17 篇)和《園藝學(xué)報(bào)》(11 篇)，分別占發(fā)文量前10 期刊發(fā)表文獻(xiàn)總數(shù)的21.15%、16.35%和10.58% (表1)。《北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》刊文的總被引次數(shù)最高，達(dá)691；《園藝學(xué)報(bào)》刊文的平均被引次數(shù)高達(dá)52，占發(fā)文量前10 期刊平均被引次數(shù)總數(shù)的15.49%。WOS 中發(fā)表文獻(xiàn)總數(shù)排名第1 的期刊是《Euphytica》，發(fā)文量為53 篇(21.9%)，《Plant Cell, Tissue and Organ Culture》次之，發(fā)文量為51 篇(21.1%)，其次為《Plant Breeding》?？偙灰螖?shù)和平均被引次數(shù)最高的期刊分別為《Plant Cell, Tissue and Organ Culture》(1 060)和《Theoretical and Applied Genetics》(25.6%)。

表1 多倍體誘導(dǎo)研究國(guó)內(nèi)外發(fā)文量前10 的期刊Table 1 Top 10 journals in terms of number of articles published for polyploidy induction in China and abroad

2.5 文獻(xiàn)引用

文章的被引次數(shù)一定程度上可以反映出研究的熱點(diǎn)和潮流，還可作為衡量其學(xué)術(shù)影響力高低的重要指標(biāo)[18,24-25]。表2 列出了有關(guān)多倍體誘導(dǎo)研究的出版物中被引用次數(shù)最多的10 篇論文，CNKI 中，郭啟高等[26]在2000 年發(fā)表于《生物學(xué)通報(bào)》的“植物多倍體誘導(dǎo)育種研究進(jìn)展”，其被引次數(shù)最高，共引220 次，占被引次數(shù)排名前10 的文獻(xiàn)總被引次數(shù)的15.92%。WOS 中，被引次數(shù)最高的文獻(xiàn)是Chalhoub 等[27]在2014 年 發(fā) 表 于《Science》的 “Early allopolyploid evolution in the post-NeolithicBrassica napusoilseed genome”，總被引905 次，遠(yuǎn)高于其他論文被引量；排名第2 的文獻(xiàn)為Shaked等[28]在2001 年發(fā)表于《Plant Cell》的“Sequence elimination and cytosine methylation are rapid and reproducible responses of the genome to wide hybridization and allopolyploidy in wheat”，總被引536 次；排名第3的文獻(xiàn)為Kashkush 等[29]在2002年 發(fā) 表 于《Genetics 》 的“Gene loss, silencing and activation in a newly synthesized wheat allotetraploid”，以上3 篇高被引文獻(xiàn)占被引次數(shù)排名前10 的文獻(xiàn)總被引次數(shù)的65.25%。

表2 多倍體誘導(dǎo)研究排名前10 的高被引文獻(xiàn)Table 2 Top 10 of references with high citations for polyploidy induction research in China and other countries

2.6 研究前沿趨勢(shì)分析

為全面了解多倍體誘導(dǎo)相關(guān)研究現(xiàn)狀和前沿發(fā)展趨勢(shì)，更好地把握最新的研究動(dòng)態(tài)，提取出2000 -2020 年收錄在CNKI 和WOS 中的有關(guān)多倍體誘導(dǎo)的文獻(xiàn)關(guān)鍵詞并進(jìn)行時(shí)區(qū)視圖分析。關(guān)鍵詞高度概括了論文主題[30]，它的出現(xiàn)頻率和每個(gè)詞間的關(guān)聯(lián)程度能揭示出某領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)及其內(nèi)在關(guān)系[31]，而時(shí)區(qū)視圖(timezone)主要側(cè)重于在時(shí)間維度上顯示知識(shí)演進(jìn)過(guò)程，可清晰展示出文獻(xiàn)的更新和相互之間的聯(lián)系，因此對(duì)文獻(xiàn)中的關(guān)鍵詞進(jìn)行時(shí)區(qū)視圖分析具有重要意義[32-33]。CNKI 中共有165 個(gè)節(jié)點(diǎn)(nodes)，334 條連線(links)，模塊化度量值(modularity,Q) = 0.541 5 > 0.3，聚類結(jié)構(gòu)顯著；同質(zhì)化程度(mean silhouette) = 0.676 > 0.5，聚類結(jié)果合理(圖6)。“秋水仙素”共出現(xiàn)250 次，出現(xiàn)頻次最多，其次為“多倍體”和“染色體加倍”，分別出現(xiàn)242 次和119 次，此外這兩個(gè)關(guān)鍵詞節(jié)點(diǎn)外部的紫色圈較明顯，表明具有較高的中介中心性[34]，其值分別為0.37 和0.32。突現(xiàn)詞是指在一定時(shí)間內(nèi)使用頻率突然增加的關(guān)鍵詞或術(shù)語(yǔ)，可以進(jìn)一步反映該領(lǐng)域的研究前沿動(dòng)向[35-36]。從CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)中提取出10 個(gè)突現(xiàn)詞，“倍性鑒定”的突現(xiàn)強(qiáng)度達(dá)到4.933 5，可見該詞受到了學(xué)者們的廣泛關(guān)注，可作為多倍體誘導(dǎo)研究的重要方面，也被認(rèn)為是具有一定影響力的研究前沿，最早的“快速繁殖”是一種植物組織培養(yǎng)技術(shù)，這個(gè)研究熱點(diǎn)從2000 年起持續(xù)到2003 年，而“甘藍(lán)型油菜(Brassica napus)”從2001 年起持續(xù)到2005 年；之后“藥用植物(2005 - 2011 年)”也相對(duì)突出，而近7 年來(lái)的研究熱點(diǎn)主要顯示為“流式細(xì)胞儀(2014 -2020 年)”和“倍性鑒定(2016 - 2020 年)”(圖7)。

圖6 基于中國(guó)知網(wǎng)的多倍體誘導(dǎo)研究前沿時(shí)區(qū)視圖Figure 6 Temporal representation of the frontiers of research in polyploid induction based on China National Knowledge Infrastructure (CNKI)

圖7 中國(guó)知網(wǎng)中引用率最高的10 個(gè)突現(xiàn)詞圖譜Figure 7 Knowledge map of the top 10 burst terms with the strongest citation bursts in China National Knowledge Infrastructure (CNKI)

WOS 中 共 有285 個(gè) 節(jié) 點(diǎn)(nodes)，1 230 條 連線(links)，模塊化度量值(modularity,Q) = 0.475 7 > 0.3，聚類結(jié)構(gòu)顯著；同質(zhì)化程度(mean silhouette) = 0.721 8 >0.7，聚類結(jié)果令人信服(圖8)。出現(xiàn)頻次前5 的關(guān)鍵詞依次為colchicine (秋水仙素)、chromosome doubling (染色體加倍)、plant (植物)、polyploidy (多倍體)、induction (誘導(dǎo))，出現(xiàn)次數(shù)分別為164、133、117、104 和92 次。從WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)中提取突現(xiàn)詞10 個(gè)，“tetraploid (四倍體)”突現(xiàn)強(qiáng)度最大，高達(dá)5.19；“wheat”小麥(Triticum aestivum)，2000 - 2010 年作為研究熱點(diǎn)持續(xù)了11 年，之后是“allopolyploid(異源多倍體，2004 - 2008 年)”、“genetic diversity(遺傳多樣性，2006 - 2009 年)”和“plant regeneration(植株再生，2006 - 2010 年)”，而近幾年的研究熱點(diǎn)是“gene expression (基因表達(dá)，2014 - 2017 年)”以及“induction (誘導(dǎo)，2018 - 2020 年)”(圖9)。由此可知，多倍體誘導(dǎo)方面的研究不僅涉及了宏觀和微觀兩個(gè)層面，而且呈現(xiàn)出從單一到多元化的趨勢(shì)。

圖8 基于WOS 的多倍體誘導(dǎo)研究前沿時(shí)區(qū)視圖Figure 8 Temporal representation of the frontiers of research in polyploidy induction based on Web of Science (WOS)

圖9 WOS 中引用率最高的10 個(gè)突現(xiàn)詞圖譜Figure 9 Knowledge map of the top 10 burst terms with the strongest citation bursts in Web of Science (WOS)

3 討論

植物多倍體誘導(dǎo)相關(guān)論文數(shù)量的增長(zhǎng)趨勢(shì)符合科技論文數(shù)量普遍增長(zhǎng)的大趨勢(shì)[20]。這與其他研究方向的論文增長(zhǎng)規(guī)律相對(duì)一致[37-40]，但僅從CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)分析，近幾年的相關(guān)文獻(xiàn)量逐年下降，而WOS數(shù)據(jù)庫(kù)中呈逐年增加趨勢(shì)，一方面代表學(xué)者越來(lái)越追求在國(guó)際平臺(tái)發(fā)表高質(zhì)量文章，另一方面很可能與SCI 期刊數(shù)的快速增長(zhǎng)有關(guān)，同時(shí)也可說(shuō)明近年來(lái)國(guó)際上諸多學(xué)者對(duì)該研究領(lǐng)域的重視程度，這在王超等[19]對(duì)直鏈藻屬的研究趨勢(shì)分析中也有所體現(xiàn)。隨著科技全球化的發(fā)展，國(guó)際合作成為科研領(lǐng)域不可或缺的重要支撐，從各個(gè)國(guó)家的發(fā)文量與國(guó)家間合作關(guān)系來(lái)看，近20 年間植物多倍體誘導(dǎo)研究領(lǐng)域發(fā)文量高產(chǎn)的國(guó)家有中國(guó)、美國(guó)和日本，且三者間合作貢獻(xiàn)率較高，其研究者更注重于此方面的研究，因而研究成果相對(duì)較多。發(fā)文機(jī)構(gòu)、期刊之間差異較大，累積發(fā)文量前15 的研究機(jī)構(gòu)中有11 所研究機(jī)構(gòu)來(lái)自中國(guó)，其中北京林業(yè)大學(xué)發(fā)文數(shù)量最多，遠(yuǎn)超其他機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)主要由康向陽(yáng)、張金鳳等帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)開展了一系列關(guān)于楊樹(Populus)、杜仲(Eucommia ulmoides)等林木多倍體育種的研究[41-42]，這在推動(dòng)人工誘導(dǎo)多倍體發(fā)展的過(guò)程中扮演著極其重要的角色，相較而言其他機(jī)構(gòu)發(fā)文數(shù)量較少，因此各機(jī)構(gòu)間存在的差異還需不斷改善，合作程度也應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)。植物多倍體誘導(dǎo)研究成果廣泛分布在各個(gè)期刊，且期刊間的總發(fā)文數(shù)量參差不齊，發(fā)文量排名前10 的期刊受學(xué)者的關(guān)注度較高，在學(xué)術(shù)界具有一定的影響力。目前該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)仍主要著重于秋水仙素、多倍體、染色體加倍、植物等方面，這在許多相關(guān)研究中均有所體現(xiàn)[43-44]。秋水仙素作為化學(xué)加倍試劑高效且可靠，因而被普遍應(yīng)用；多倍體被認(rèn)為是物種進(jìn)化的重要因素之一[45]，可創(chuàng)造出植物的形態(tài)變異和生理變化[46]，是育種中一個(gè)獨(dú)特的領(lǐng)域，人工誘導(dǎo)多倍體是利用秋水仙素阻止細(xì)胞內(nèi)的染色體后期分離并移向兩極而導(dǎo)致染色體加倍，具有提高植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性以及豐富物種遺傳多樣性等方面的優(yōu)勢(shì)。多倍體誘導(dǎo)在植物育種中最為常見，主要是因?yàn)檎T導(dǎo)形成的多倍體具有器官巨大、抗逆性強(qiáng)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量豐富等特點(diǎn)[47]。因此，對(duì)多倍體誘導(dǎo)研究領(lǐng)域進(jìn)行深入探究顯得尤為重要。

總體來(lái)看，植物多倍體誘導(dǎo)的研究熱點(diǎn)是利用秋水仙素誘導(dǎo)染色體加倍形成多倍體，并準(zhǔn)確鑒定出誘導(dǎo)率，研究前沿動(dòng)向主要是流式細(xì)胞儀在倍性鑒定中的應(yīng)用。但目前多倍體誘導(dǎo)方法與鑒定方法相對(duì)局限，主要集中在如何提高誘導(dǎo)率上，而多倍體誘導(dǎo)的成功率高度可變，至今還沒有一個(gè)系統(tǒng)的多倍體化方案，并且對(duì)于多倍體誘導(dǎo)率的評(píng)估系統(tǒng)，也還沒有特定的標(biāo)準(zhǔn)，所以各國(guó)科研人員應(yīng)廣泛關(guān)注該領(lǐng)域的研究，在各個(gè)國(guó)家、機(jī)構(gòu)、期刊、作者之間建立緊密的合作關(guān)系，在已有研究基礎(chǔ)上拓寬多倍體誘導(dǎo)的研究范圍與內(nèi)容，制定一個(gè)完整的多倍體化方案并解決誘導(dǎo)多倍體形成時(shí)出現(xiàn)的嵌合體問題。此外，闡明多倍體在植物基因組中的作用，深入了解多倍化后新表型表達(dá)與基因組變化之間的關(guān)系，將發(fā)生在基因組與轉(zhuǎn)錄組水平上的遺傳變化和發(fā)生在物種表型水平和個(gè)體適應(yīng)性水平上的變化聯(lián)系起來(lái)，以確定在多倍體中觀察到的表型和遺傳變化是否具有適應(yīng)性，總之仍有一系列問題需深入研究[48]。這些研究不僅在植物改良方面具有較好的發(fā)展前景，同時(shí)可以使育種學(xué)家更精準(zhǔn)地掌握多倍體基因組并取得顯著成效，從而推進(jìn)多倍體誘導(dǎo)的發(fā)展。就研究前沿趨勢(shì)而言，整體研究范圍較局限，且持續(xù)時(shí)間不久，利用流式細(xì)胞儀鑒定植物倍性可能是未來(lái)多倍體誘導(dǎo)研究的重要方向和突破口。未來(lái)多倍體誘導(dǎo)產(chǎn)生的新品種將對(duì)高產(chǎn)、速生、優(yōu)質(zhì)、抗逆性強(qiáng)等特征更加重視，而現(xiàn)代育種技術(shù)的快速發(fā)展也終將解決這些難題，使植物多倍體育種工作更加穩(wěn)定而高效的開展。

4 結(jié)論

綜合CNKI 和WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)近20 年間植物多倍體誘導(dǎo)研究領(lǐng)域的學(xué)術(shù)論文進(jìn)行文獻(xiàn)計(jì)量分析發(fā)現(xiàn)，每年發(fā)表文獻(xiàn)量整體呈波動(dòng)增長(zhǎng)趨勢(shì)；發(fā)文量高產(chǎn)的國(guó)家有中國(guó)、美國(guó)和日本，其中中國(guó)在國(guó)際合作方面處于領(lǐng)先地位；發(fā)文機(jī)構(gòu)中北京林業(yè)大學(xué)最為突出；期刊《Euphytica》發(fā)文數(shù)量最多，在該領(lǐng)域具有較大的影響力。目前有關(guān)植物多倍體誘導(dǎo)的研究?jī)?nèi)容仍側(cè)重于基礎(chǔ)性研究，利用化學(xué)方法中的秋水仙素進(jìn)行誘導(dǎo)依然是形成植物多倍體的主要研究方法。