基于文献计量的丛枝菌根真菌对植物抗性影响的研究态势分析.pdf
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1、农业大数据学报 2023,5(2):109-121 Journal of Agricultural Big Data DOI:10.19788/j.issn.2096-6369.230216 收稿日期:2023-02-02 基金项目:江苏省高职院校青年教师企业实践培训项目(2021QYSJ018)、淮安市自然科学研究计划(指导性)项目(HABZ202120)、江苏高校“青蓝工程”(苏教师函202229 号)作者简介:马俊,博士研究生,讲师,研究方向:设施园艺生理生态;E-mail:。通信作者贺超兴,博士,研究员,研究方向:蔬菜学,E-mail:。基于文献计量的丛枝菌根真菌对植物抗性影响的研究态
2、势分析 马俊1*,李珊1,曹凯2,鲍恩财2,贺超兴3*1.江苏财经职业技术学院粮食与食品药品学院,江苏 淮安 223003;2.江苏省农业科学院农业设施与装备研究所农业/农村部长江中下游设施农业工程重点实验室,南京 210014;3.中国农业科学院蔬菜花卉研究所,北京 100081 摘要:为明晰对丛枝菌根真菌提高植物抵抗逆境等方面作用的研究现状及未来研究趋势,本文利用科学文献计量法,对 Web of Science 和 CNKI 数据库中近 30 年来即 1991-2021 年间的中英文文献进行了计量分析与可视化处理,总结了丛枝菌根真菌抗性研究领域的文献数量变化、国家和机构合作网络、研究热点和
3、研究方向发展趋势。结果表明:1)丛枝菌根真菌抗性研究仍然是研究热点,研究文献中出现较高频次的关键词有“盐胁迫”“干旱胁迫”等;2)国内外主要研究单位集中在西班牙国家研究委员会(CSIC)、中国科学院(Chinese Academy of Sciences)、西北农林科技大学(Northwest A&F University)、长江大学(Yangtze University)等高校和研究院所;3)丛枝菌根真菌对重金属逆境的研究以及与其他微生物的协同抗逆作用已成为研究热点。关键词:丛枝菌根真菌;抗性研究;文献计量分析;Web of Science 引用格式:马俊,李珊,曹凯,等.基于文献计量的丛枝
4、菌根真菌对植物抗性影响的研究态势分析J.农业大数据学报,2023,5(2):109-121.MA Jun,LI Shan,CAO Kai,et al.Analysis of the Research Status of Arbuscular Mycorrhizal Fungi on Plant Adverse Resistance Based on Scientometric Tools J.Journal of Agricultural Big Data,2023,5(2):109-121.Analysis of the Research Status of Arbuscular Mycor
5、rhizal Fungi on Plant Adverse Resistance Based on Scientometric Tools MA Jun1*,LI Shan1,CAO Kai2,BAO EnCai2,HE ChaoXing3*1.College of Grain,Food&Pharmacy,Jiangsu Vocational College of Finance&Economics,Huaian 223003,Jiangsu,China;2.Institute of Agricultural Facilities and Equipment,Jiangsu Academy o
6、f Agricultural Sciences/Key Laboratory of Protected Agriculture Engineering in the Middle and Lower Reaches of the Yangtze River,Ministry of Agriculture and Rural Affairs,Nanjing 210014,China;3.Institute of Vegetables and Flowers,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100081,China Abstract
7、:This paper adopts the scientometric analysis method to the research state and explore the trends of arbuscular mycorrhizal fungi in improving plant to stress based on the,using the scientific measurement method of big data to conduct quantitative analysis 110 农 业 大 数 据 学 报 第5卷 and visualization of
8、Chinese and English literature in the past 30 years(1991-2021)in Web of Science and CNKI databases.The changes in the number of literatures,national and institutional cooperation networks,research hotspots and research trends in the field of arbuscular mycorrhizal fungal resistance are visually disp
9、layed.The results showed as follows:1)The research on arbuscular mycorrhizal fungal resistance has been paid more attention by researchers,and the most frequent keywords are“salt stress”and“drought stress”,which are the hot research directions of arbuscular mycorrhizal fungal resistance;2)The major
10、domestic and foreign research institutes are focused on the Spanish National Research Council(CSIC),the Chinese Academy of Sciences,Northwest A&F University and Yangtze University)and other universities and research institutes;3)The study of arbuscular mycorrhizal fungi on heavy metal stress and the
11、ir synergistic effects with other microorganisms have gradually become a research hotspot.Key words:arbuscular mycorrhizal fungi;plant resistance research;scientometric;Web of Science database 1 引言 自然界中存在着许多病虫害生物胁迫和干旱、重金属、低温等非生物胁迫,这些逆境胁迫会造成全球作物产量降低等不利影响。而土壤微生物与植物根系构成为统一整体。从一定程度上,一些微生物为植物生长、发育甚至抵抗不利胁
12、迫起着积极的作用,如丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhiza fungi,AMF)。它是一类能够与 80%以上的陆生维管植物形成菌根共生体的球囊菌亚门真菌1。菌根共生体通过在土壤中形成的菌丝网络,能够扩大植物根系吸收面积,改善植株营养状况。研究发现,AMF 与植物根系的共生体能够有效地促进植生长,并提高植株抵御胁迫的能力,与宿主植物通过碳水化合物、脂肪酸进行碳源能量交换2,促进土壤酸性磷酸酶的分泌,协助植物对氮(N)、磷(P)、钾(K)等营养元素的吸收,增加可溶性蛋白质、脯氨酸、多胺和可溶性糖等渗透物质的合成与积累3;增强 SOD、POD、CAT 等抗氧化酶的活性4-5;分泌螯
13、合剂在菌丝或植物根部固定土壤重金属离子,阻止重金属离子向地上部分运输,从多个方面提升植株的抗逆能力6。AMF 在植物生长过程中扮演重要角色,是农业研究的热点方向之一。国内外在丛枝菌根真菌(AMF)与植物协作提升植株抵御胁迫方面进行了大量研究,对这些研究进行归纳总结有着重要意义。我国对于 AMF 在提高植物抗性作用的研究逐年增加。通过对这一领域研究文献的计量统计大数据分析,可以揭示目前研究现状、不足及研究发展趋势。鉴于此,本研究运用科学文献计量方法对 1991-2021 年 WOS(Web of Science)收录的英文文献和 CNKI(China National Knowledge Inf
14、rastructure)收录的中文文献进行了统计学分析,以探明国内外 AMF 抗性研究领域的整体态势,明确该领域的关键研究方向和热点,为从事丛枝菌根抗性研究的科技工作者提供参考。2 材料与方法 2.1 文献计量的数据来源 以丛枝菌根真菌和抗逆性研究为查询重点,分别选取 WOS 和 CNKI 作为英文和中文研究文献数据来源。根据关于丛枝菌根真菌与抗逆性的中英文研究论文中关键词或主题词的习惯用法,构建英文检索式:TS=(arbuscular mycorrhizal fung*or AM fung*or mycorrhizal network*or arbuscular mycorrhiz*or v
15、esicular-arbuscular*or V-A mycorrhi*or VA mycorr*or VA fung*or AMF)and(AK=(tolerance or stress or resistance)or(TI=(tolerance or stress or resistance)。文献类型选取“Article”,从 WOS 数据库中共检索 1991-2021 年丛枝菌根抗逆性研究领域发表的文献 1797 篇。利用 CiteSpace 软件自带的文献去重功能剔除重复条目,并通过人工复核的方式剔除与主题无关的错误检索结果,共得到 1702 篇英文文献。构建中文检索式:(SU=丛
16、枝菌根 or SU=AM 真菌 or SU=VA 菌根)and(TI=抗逆 or TI=胁迫 or TI=修复)or(KY=抗逆 or KY=胁迫 or KY=修复),在 CNKI 专业检索中得到 497 个期刊论文检索结果,并以 Refworks 格式导出。利用 CiteSpace 的格式转换功能将 CNKI 检索结果转换成 WOS 格式并去重,通过人工复核的方式剔除与主题无关的错误检索结果,最终得到中文文献 485 篇。2.2 研究方法 文献计量学方法通过对特定研究领域的科学引文数据进行分析和挖掘,能够揭示出这一研究领域发展进程和结构关系。CiteSpace、MetaKnowledge、P
17、ython等工具能够用来对科学引文数据进行分析和可视化展第 2 期 马俊等:基于文献计量的丛枝菌根真菌对植物抗性影响的研究态势分析 111 示,形成知识图谱供研究者快速从不同角度了解一个领域的发展态势。本文使用 CiteSpace 6.1.R1 的合作网络共现、关键词聚类和突现分析功能,使用Python 和MetaKnowledge工具的文献和期刊总体发文量分析和数据可视化功能,对丛枝菌根抗逆性研究领域内 19912021 年的文献进行计量分析并对结果进行可视化来探究该领域的研究热点和趋势。2.3 数据处理 运用MetaKnowledge处理和绘制文献发表量随时间变化的趋势图。运用 CiteS
18、pace 软件分析数据,时间跨度选择 1991-2021 年,时间切片为 1 年,分别选取国家、机构、作者等作为节点,阈值为 Top N=50 per slice(提取每个时间切片中排名前 50 的对象)。采用寻径网络算法(Pathfinder network scaling)进行网络修剪与合并。聚类视图采用对数似然算法(LLR)进行聚类命名。通过得到的图谱节点数量和大小、频次、中间中心性(Centrality)等指标对处理结果进行解读,结合具体研究内容,分析丛枝菌根真菌在植物抵御胁迫领域的研究现状、热点和前沿。3 结果与分析 3.1 发文量的时间变化 研究文献每年发文数量变化是衡量一个领域发
19、 展态势的重要指标,依据生命周期理论能够判断出领域所处的发展阶段7。本文中按照年份对来自WOS 的 1702 条数据样本(19912021 年)和来自CNKI 的 485 条数据样本(19912021 年)进行时间轴分析。针对丛枝菌根真菌对植物抗逆作用,中英文研究文献发表量总体呈现上升趋势(图 1)。英文文献大致可以分为 3 个阶段(图 1):第一阶段为起步初探阶段(19912005 年),该研究领域的英文文献发表数量呈缓慢增长状态,关于丛枝菌根真菌对逆境的发文量整体并不是很多。第二阶段为平稳发展阶段(20062011 年),文献数量稳定增加,从 2006 年开始,说明关于丛枝菌根真菌对植物抗
20、逆境作用的研究论文数量稳步增长。第三阶段为快速增长期(20122021 年)。中文文献的发表可以分为 2 个阶段:第一阶段为起步初探阶段(19912006 年),中国在丛枝菌根抗逆性研究领域起步较晚,发文量为 41 篇,但是发展速度较快。第二阶段为平稳发展期(20072021 年),总发文量 445 篇,中文发文量目前仍然处于平稳发展阶段,在丛枝菌根抗逆性方面的研究文献逐年增加,虽然期间逐年发表数量有所波动,但总体仍呈现稳步增加趋势,2021 年的发表量达 47 篇,占中文总发文量的 9.69%。图 1 丛枝菌根真菌抗逆性研究文献年发表量分布情况 Fig.1 Number variation
21、tendency of published articles of AMF roles on plant adverse resistance 3.2 英文文献的发文国家及国际合作 英文文献数量发文最多的前 20 个国家如表 1 所示,其中中国、美国、印度、西班牙和伊朗位居前五。中国是总发文数量第一的国家,发文量达 389 篇,远超其他国家。这与中国农业自然资源的状况与特点有关。中国从南到北受季风影响显著,从东往西地势起112 农 业 大 数 据 学 报 第5卷 伏较大,农业生产经常面临温度、水分、盐碱等胁迫。同时随着中国工业化和城市化的发展所产生的生态环境污染也为农业的高效、安全生产带来了挑
22、战。丛枝菌根真菌的抗逆性被逐步发掘,中国的科研机构在各个方向都进行了大量的研究,并取得了许多成果。农业环境问题是一个世界各国共同面对的难题。丛枝菌根真菌在抗逆性方面的作用为农业可持续发展提供了一种可行的方案,因此各国科学家有着广泛的国际合作。图 2 显示了各个国家之间的合作关系,从节点大小代表文章数量,连线代表合作关系。而中介中心性是衡量节点在网络中的重要性的一个重要指标,在国家合作网络中,一个国家节点的中介中心性越高表明其与其他国家合作发表的文献越多,结合表1,可以看出,美国、西班牙、德国的中介中心性最高,说明这些国家的科学家积极参与国际合作。中国发文量已经成为第一,中介中心性为 0.22,
23、这表明近年来中国在该研究领域较为活跃,有较高的影响力。伊朗、埃及、加拿大等国虽然在丛枝菌根真菌抗逆性研究领域发文较多,但中介中心性较低,说明这些国家的研究主要由本国研究者完成,需要进一步加强国际合作。表 1 1991-2021 年丛枝菌根抗逆性研究文献发表数量排名前 10 的国家 Table 1 Top 10 countries on the published literatures on AMF roles on plant adverse resistance from 1991 to 2021 序号序号 No.国家国家 Country 发文量发文量 Records 中介中心性中介中心性
24、 Centrality 1 P R CHINA 402 0.22 2 USA 191 0.47 3 SPAIN 173 0.37 4 INDIA 152 0.19 5 IRAN 130 0.10 6 GERMANY 84 0.36 7 EGYPT 72 0.02 8 ITALY 71 0.13 9 FRANCE 70 0.14 10 CANADA 65 0.07 图 2 丛枝菌根真菌抗逆研究国家合作网络 Fig.2 National cooperation map of AMF roles on plant stress resistance research 第 2 期 马俊等:基于文献计量
25、的丛枝菌根真菌对植物抗性影响的研究态势分析 113 3.3 文献的主要发文机构 从发文数量和中介中心性来看,西班牙国家研究委员会(CSIC)、中国科学院(Chinese Academy Science)、西北农林科技大学(Northwest A&F University)等是丛枝菌根真菌抗逆性研究领域发表英文文献的主要机构(表 2)。以这些机构为中心,分别形成了多个合作群体(图 3)。经 CiteSpace 统计,共出现 613 个研究机构,合作发表的机构有 87个,占合作机构总数的 14.19%,合作网络密度为0.0032。说明机构之间的合作总体上较为松散,学术 交流与合作有待加强。如表 3
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