白絹病研究的文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)分析

戴中華， 韓 璐， 向亞楠， 祝 雯

(福建農(nóng)林大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，閩臺(tái)作物有害生物生態(tài)防控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福州 350002)

白絹病(southern blight)是危害最為嚴(yán)重的土傳病害之一，其病原菌為齊整小核菌(Sclerotium rolfsii)，有性世代為Athelia rolfsii，分布于世界各地，尤其是高濕度和溫暖地區(qū)(于東洋等，2022)。S.rolfsii寄主范圍廣，主要為害茄科、豆科和禾本科等多種植物(Keinathet al，2017)。 近年來(lái)，在我國(guó)和其他一些國(guó)家(地區(qū))的經(jīng)濟(jì)作物、花卉和藥用植物上，如綠豆(Vigna radiata)(Sunet al，2020)，菊花(Chrysanthemum morifolium)(Chenet al，2020)，霍山石斛(Dendrobium huoshanense)(Chenget al，2023)，木奶果(Baccaurea ramiflora)(王彤彤等，2023)，和卷心菜(Brassica oleracea)(Tejaswiniet al，2022)等，先后有關(guān)于S.rolfsii引起嚴(yán)重白絹病害的報(bào)道。S.rolfsii除了是一種重要的病原菌外，還可產(chǎn)生具有多種生物活性的代謝產(chǎn)物，如具有抗癌潛力的凝集素(Hegdeet al，2018)和多種用途的硬葡聚糖(scleroglucan)。 硬葡聚糖作為一種微生物多糖，具有良好的溶解性、假塑性和穩(wěn)定性，被廣泛應(yīng)用于石油、食品和醫(yī)藥等多種行業(yè)(曾偉主等，2021；Songet al，2022；Valdezet al，2021)。 因此，白絹病研究涉及農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和工業(yè)多個(gè)領(lǐng)域，盡管如此，目前白絹病研究領(lǐng)域尚缺少全面的階段性分析。

文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)是通過(guò)數(shù)據(jù)信息分析和圖形繪制等方法，分析某一領(lǐng)域的研究動(dòng)態(tài)，在了解研究熱點(diǎn)和趨勢(shì)方面發(fā)揮了重要的作用(Chenet al，2022)。 文獻(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析工具CiteSpace 軟件具有準(zhǔn)確、高效的特點(diǎn)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)研究(Sabeet al，2022)。 Web of Science(WOS)是涵蓋多學(xué)科的綜合性學(xué)術(shù)信息資源數(shù)據(jù)庫(kù)，在世界范圍內(nèi)被廣泛認(rèn)可，是被文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)分析采用的重要數(shù)據(jù)庫(kù)之一(Renet al，2023)。

本研究利用CiteSpace 軟件，檢索WOS 核心數(shù)據(jù)庫(kù)中2002—2023 年發(fā)表的白絹病研究領(lǐng)域的文獻(xiàn)，分析年度發(fā)文數(shù)量、學(xué)科分布，以及國(guó)家(地區(qū))、機(jī)構(gòu)和研究者的合作情況；通過(guò)分析關(guān)鍵詞頻率、關(guān)鍵詞聚類和時(shí)間線分布，了解該領(lǐng)域的研究方向和熱點(diǎn)，為白絹病研究提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究的數(shù)據(jù)來(lái)自福建農(nóng)林大學(xué)圖書(shū)館訂購(gòu)的WOS 核心數(shù)據(jù)庫(kù)，以“southern blight”“Athelia rolfsii” 和“Sclerotium rolfsii” 作為主題檢索詞，檢索時(shí)間范圍為2002 年1 月—2023 年9 月，文獻(xiàn)類型為論文和綜述，語(yǔ)種為英語(yǔ)，并利用CiteSpace 6.2.R5 軟件去重，得到共計(jì)941 篇文獻(xiàn)。

1.2 研究方法

利用CiteSpace 6.2.R5 軟件對(duì)年度發(fā)文量進(jìn)行分析。 分別以學(xué)科、國(guó)家(地區(qū))、機(jī)構(gòu)、作者和關(guān)鍵詞為節(jié)點(diǎn)繪制網(wǎng)絡(luò)圖譜。 通過(guò)關(guān)鍵詞頻率、關(guān)鍵詞聚類和時(shí)間線挖掘研究領(lǐng)域的研究方向和熱點(diǎn)(Panet al，2018)。 中心性值反映節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的重要地位，節(jié)點(diǎn)在該領(lǐng)域越重要，節(jié)點(diǎn)的中心性值也就越高。 突現(xiàn)性值在文獻(xiàn)中被定義為隨著時(shí)間的推移，節(jié)點(diǎn)的頻率發(fā)生突然變化的強(qiáng)度(Sabeet al，2022)。

2 結(jié)果與分析

2.1 年度發(fā)文量分析

通過(guò)分析年度發(fā)表的文獻(xiàn)數(shù)量，可以在一定程度上了解白絹病研究的總體趨勢(shì)。 由于2023 年只檢索到9 月，因此沒(méi)有被計(jì)入年度發(fā)文量分析。 由圖1 可以看出，白絹病研究的年度發(fā)文量雖然在不同年度間有波動(dòng)，但總體上呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，年度發(fā)文量的線性趨勢(shì)線的R值為0.76。 2002—2011 年的年平均發(fā)文量為34 篇，2012—2016 年的年平均發(fā)文量為38 篇，近5年(2017—2022 年)年平均發(fā)文量為60 篇，這表明國(guó)際上有關(guān)白絹病研究在持續(xù)發(fā)展中。

圖1 2002—2022 年白絹病研究的年度發(fā)文量Figure 1 Annual literature on southern blight research from 2002 to 2022

2.2 學(xué)科分布

從學(xué)科分布角度分析，白絹病研究具有廣泛的學(xué)科交叉性，涉及的學(xué)科領(lǐng)域包括植物科學(xué)、生物技術(shù)與應(yīng)用微生物學(xué)和農(nóng)學(xué)等多個(gè)學(xué)科(表1)，其中發(fā)文量占比超過(guò)10%的學(xué)科是植物科學(xué)(n＝260，27.6%)，生物技術(shù)與應(yīng)用微生物學(xué)(n＝147，15.6%)，農(nóng)學(xué)(n＝134，14.2%)和微生物學(xué)(n＝131，13.9%)。 中心性值最高的學(xué)科是生物化學(xué)與分子生物學(xué)(0.64)，其次是環(huán)境科學(xué)(0.53)和生物技術(shù)與應(yīng)用微生物學(xué)(0.37)。

表1 白絹病研究發(fā)文量排名前10 的學(xué)科Table 1 Top 10 disciplines of southern blight research regarding the number of papers

2.3 主要發(fā)文國(guó)家

利用CiteSpace，以國(guó)家為節(jié)點(diǎn)，繪制國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)圖(圖2)，圖中包含72 個(gè)節(jié)點(diǎn)和176 個(gè)連接，網(wǎng)絡(luò)的密度為0.0689。 每個(gè)圓圈代表國(guó)家的發(fā)文量，每個(gè)連線描述國(guó)家彼此間的合作。白絹病相關(guān)研究發(fā)文量最高的前10 個(gè)國(guó)家見(jiàn)表2，其中發(fā)文量最高的3 個(gè)國(guó)家分別是印度(n＝327，34.8%)，美國(guó)(n＝114，12.1%)和中國(guó)(n＝106，11.3%)。 中心性最高的是美國(guó)(0.61)，其次是意大利(0.28)和印度(0.26)，表明這3 個(gè)國(guó)家是合作研究的主要中心。 突現(xiàn)性值是確定該研究領(lǐng)域特別活躍國(guó)家的一個(gè)重要的指標(biāo)。 突現(xiàn)性最強(qiáng)的6 個(gè)國(guó)家中(表3)，中國(guó)的突現(xiàn)性值最高(14.05)，其次是希臘(4.69)和以色列(4.54)。

表2 發(fā)文量排名前10 的國(guó)家Table 2 Top 10 countries ranked by the number of published papers

表3 白絹病研究領(lǐng)域被引用突現(xiàn)性最強(qiáng)的6 個(gè)國(guó)家Table 3 Top 6 countries with the strongest citation bursts of southern blight research

圖2 2002—2023 年白絹病研究的國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)Figure 2 Country collaboration network of southern blight research from 2002 to 2023

2.4 主要機(jī)構(gòu)分析

利用CiteSpace，以機(jī)構(gòu)為節(jié)點(diǎn)，繪制研究機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖(圖3)。 主要機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖中包含節(jié)點(diǎn)385，連線453，密度為0.0061，表明在機(jī)構(gòu)水平上合作較少。 發(fā)文量排名前5 的研究機(jī)構(gòu)分別為印度農(nóng)業(yè)研究理事會(huì)、貝拿勒斯印度教大學(xué)、埃及知識(shí)庫(kù)、印度科學(xué)與工業(yè)研究理事會(huì)和美國(guó)農(nóng)業(yè)部(表4)。 中心性最高的機(jī)構(gòu)是印度農(nóng)業(yè)研究理事會(huì)(0.21)，其次是美國(guó)農(nóng)業(yè)部(0.15)。 此外，通過(guò)突現(xiàn)性分析，突現(xiàn)性較強(qiáng)的研究機(jī)構(gòu)有9 個(gè)(表5)，其中巴基斯坦旁遮普大學(xué)的突現(xiàn)值最高(5.69)，持續(xù)時(shí)間也最長(zhǎng)(2006—2023 年)。 在2020—2023 年，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院是較為活躍的結(jié)構(gòu)，突現(xiàn)性值為3.17。

表4 發(fā)文量前5 的研究機(jī)構(gòu)Table 4 Top 5 research institutions ranked by the number of published papers

圖3 2002—2023 年白絹病研究機(jī)構(gòu)圖譜Figure 3 Institutional collaboration network of southern blight research from 2002 to 2023

2.5 主要作者分析

為了解白絹病研究領(lǐng)域核心作者團(tuán)隊(duì)，對(duì)作者進(jìn)行分析(表6)。 發(fā)文量前10 的作者中，Singh 和Javaid 在該領(lǐng)域發(fā)文量最多，均為21 篇，研究方向是利用生防菌及天然產(chǎn)物對(duì)S.rolfsii進(jìn)行生物防治(Javaidet al，2023；Rayet al，2020，2023；Singhet al，2021)。 其次，Swamy和Inamdar 在該領(lǐng)域發(fā)文量均為18 篇，主要研究S.rolfsii凝集素對(duì)癌細(xì)胞增殖和細(xì)胞周期進(jìn)程的影響(Beluret al，2019)。 所有作者的中心性均為0，說(shuō)明作者之間的合作主要發(fā)生在團(tuán)隊(duì)內(nèi)部，而不同團(tuán)隊(duì)的研究者之間的合作較為薄弱。

表6 發(fā)文量前10 位的作者Table 6 Top 10 authors ranked by the number of published papers

2.6 研究方向和熱點(diǎn)

關(guān)鍵詞的共現(xiàn)性分析可以有效地反映研究方向和熱點(diǎn)問(wèn)題。 關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻率越大，表示相關(guān)主題受關(guān)注程度就越高。 白絹病研究中20 個(gè)最常用的關(guān)鍵詞見(jiàn)表7。 中心性大于0.1 的關(guān)鍵詞包括齊整小核菌(sclerotium rolfsii)、生物防治(biocontrol)、植物生長(zhǎng)(plant growth)、哈茨木霉(Trichoderma harzianum)、立枯絲核菌(Rhizoctonia solani)、抗菌活性(antifungal activity)、病害(disease)、抗性(resistance)和純化(purification)。

表7 前20 個(gè)關(guān)鍵詞的頻率和中心性值Table 7 Top 20 keywords with frequency and centrality value

關(guān)鍵詞聚類分析突出了研究方向與關(guān)鍵詞之間的關(guān)系，對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行時(shí)間線分析，是為了進(jìn)一步揭示聚類之間的關(guān)系和關(guān)鍵詞的時(shí)間跨度(Jianget al，2023；Shaoet al，2021)。 關(guān)鍵詞聚類圖譜見(jiàn)圖4，該圖譜包括543 個(gè)節(jié)點(diǎn)，3600 個(gè)連線，模塊值(Q值)為0.3601，平均輪廓值(S值)為0.7109，表明該聚類是令人信服的(Chenet al，2022)。 基于CiteSpace 中的LLR 算法得到10 個(gè)關(guān)鍵詞聚類，分別是哈茨木霉(Trichoderma harzianum)、硫醇氧化還原態(tài)(thiol redox state)、白絹病(southern blight)、微生物群落(microbial communities)、硬葡聚糖(scleroglucan)、鷹嘴豆(cicer arietinum)、齊整小核菌凝集素(Sclerotium rolfsiilectin)、熒光假單胞菌(Pseudomonas fluorescens)、脂肽(lipopeptide)和抑菌活性(antifungal activity)，它們體現(xiàn)了白絹病的主要研究方向。

圖4 白絹病研究的關(guān)鍵詞聚類圖譜Figure 4 Key words clustering map of southern blight research

對(duì)關(guān)鍵詞聚類進(jìn)一步做時(shí)間線分析，得到各個(gè)關(guān)鍵詞按出現(xiàn)年份先后從左到右依次排列時(shí)間線圖(圖5)。 其中，聚類＃2(southern blight)主要涉及S.rolfsii在遺傳和表型特征方面的多樣性研究，以及對(duì)重要經(jīng)濟(jì)作物的白絹病病原的鑒定和監(jiān)測(cè)(Leet al，2012；Sunet al，2020)。 聚類＃1(thiol redox state)主要與菌核分化機(jī)制相關(guān)、聚類＃3(microbial communities)、聚類＃7(Pseudomonas fluorescens)和聚類＃8(lipopeptide)與生物防治相關(guān)、聚類＃4(scleroglucan)和＃6(Sclerotium rolfsiilectin)與S.rolfsii重要的代謝產(chǎn)物相關(guān)。 上述聚類體現(xiàn)了當(dāng)前研究者關(guān)注的熱點(diǎn)。

圖5 關(guān)鍵詞共現(xiàn)時(shí)間線圖譜Figure 5 Timeline map of keywords

3 小結(jié)與討論

本研究利用CiteSpace 軟件，對(duì)WOS 核心數(shù)據(jù)庫(kù)中白絹病研究領(lǐng)域的文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)量學(xué)分析，結(jié)果顯示，該領(lǐng)域年度發(fā)文量總體呈上升趨勢(shì)，涉及多學(xué)科，發(fā)文量最高的學(xué)科是植物科學(xué)，中心性最高的學(xué)科為生物化學(xué)與分子生物學(xué)。 在國(guó)家水平上，發(fā)文量最高的國(guó)家是印度，中心性最高的國(guó)家是美國(guó)，突現(xiàn)性最高的國(guó)家是中國(guó)。 在研究機(jī)構(gòu)水平上，印度農(nóng)業(yè)研究理事會(huì)是發(fā)文量最多的研究機(jī)構(gòu)。 發(fā)文量貢獻(xiàn)最大的作者為A Javaid 和H B Singh，其團(tuán)隊(duì)的主要研究方向是病害的生物防治。 研究者之間的合作多以團(tuán)隊(duì)內(nèi)部合作為主，團(tuán)隊(duì)間合作較少，未來(lái)研究應(yīng)考慮機(jī)構(gòu)之間合作。 在2002—2023 年，白絹病研究方向較為豐富，生物防治、菌核分化機(jī)制和S.rolfsii的代謝產(chǎn)物等是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。

通過(guò)關(guān)鍵詞頻率、聚類分析和時(shí)間線的分析，表明白絹病的生物防治是主要研究方向和熱點(diǎn)之一。 在關(guān)鍵詞聚類中，多個(gè)聚類與生物防治密切相關(guān)。 其中，2 個(gè)主要的聚類分別是聚類＃0 哈茨木霉(Trichoderma harzianum)和聚類＃7 熒光假單胞菌(Pseudomonas fluorescens)，這2類生防菌的生物防治機(jī)制主要包括競(jìng)爭(zhēng)作用、誘導(dǎo)抗性和協(xié)同拮抗等(鄒佳迅等，2017；Soodet al，2020)。 雖然這2 類生防菌已有商品化的殺菌劑，但它們?cè)谔镩g條件下的應(yīng)用還存在局限性。 因此，今后的研究需要挖掘更高拮抗?jié)摿Φ木?Ayyanduraiet al，2023)，以及開(kāi)發(fā)利用納米等技術(shù)提高生防菌的防效(El-Ashmonyet al，2022)。 菌核分化機(jī)制是白絹病研究熱點(diǎn)之一，聚類＃1 硫醇氧化還原態(tài)(thiol redox state)是關(guān)于菌核分化機(jī)制的研究，菌核的形成過(guò)程伴隨著高度的脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)的發(fā)生，與硫醇氧化還原相關(guān)的抗氧化酶在菌核形成過(guò)程中具有重要作用(Patsoukiset al，2008；Grintzaliset al，2014)。 加強(qiáng)對(duì)菌核發(fā)生機(jī)制的闡明不僅有助于通過(guò)抑制菌核發(fā)現(xiàn)防治病害的有效方法，同時(shí)也有助于了解真菌以外的生物體中更復(fù)雜的分化形式。 聚類＃4 硬葡聚糖(scleroglucan)和聚類＃6 齊整小核菌凝集素(Sclerotium rolfsiilectin)是2 種重要的代謝產(chǎn)物，是該領(lǐng)域主要研究方向和熱點(diǎn)。 自20 世紀(jì)60 年代初首次描述以來(lái)，S.rolfsii分泌的胞外多糖硬葡聚糖引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注，已應(yīng)用于許多工業(yè)領(lǐng)域(Schmidet al，2011)。 進(jìn)一步利用生物信息學(xué)研究S.rolfsii硬葡聚糖的生物合成，并將其與生理數(shù)據(jù)聯(lián)系起來(lái)，可以更好地了解硬葡聚糖的生物發(fā)生及其與S.rolfsii的致病機(jī)制的關(guān)系(Bosamiaet al，2020)。

綜上所述，由于氣候變化和耕作制度改變等原因，近年來(lái)，在我國(guó)和其他國(guó)家(地區(qū))的多種植物上首次報(bào)道白絹病發(fā)生，并導(dǎo)致嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。 鑒于我國(guó)對(duì)白絹病的研究起步較晚、具有影響力的研究機(jī)構(gòu)相對(duì)較少，未來(lái)需進(jìn)一步加強(qiáng)該病害在生物防治，S.rolfsi代謝產(chǎn)物及菌核分化機(jī)制等方面的研究。