白绢病研究的文献计量学分析

戴中华， 韩 璐， 向亚楠， 祝 雯

(福建农林大学植物保护学院，闽台作物有害生物生态防控国家重点实验室，福建 福州 350002)

白绢病(southern blight)是危害最为严重的土传病害之一，其病原菌为齐整小核菌(Sclerotium rolfsii)，有性世代为Athelia rolfsii，分布于世界各地，尤其是高湿度和温暖地区(于东洋等，2022)。S.rolfsii寄主范围广，主要为害茄科、豆科和禾本科等多种植物(Keinathet al，2017)。 近年来，在我国和其他一些国家(地区)的经济作物、花卉和药用植物上，如绿豆(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，先后有关于S.rolfsii引起严重白绢病害的报道。S.rolfsii除了是一种重要的病原菌外，还可产生具有多种生物活性的代谢产物，如具有抗癌潜力的凝集素(Hegdeet al，2018)和多种用途的硬葡聚糖(scleroglucan)。 硬葡聚糖作为一种微生物多糖，具有良好的溶解性、假塑性和稳定性，被广泛应用于石油、食品和医药等多种行业(曾伟主等，2021；Songet al，2022；Valdezet al，2021)。 因此，白绢病研究涉及农业、医药和工业多个领域，尽管如此，目前白绢病研究领域尚缺少全面的阶段性分析。

文献计量学是通过数据信息分析和图形绘制等方法，分析某一领域的研究动态，在了解研究热点和趋势方面发挥了重要的作用(Chenet al，2022)。 文献网络分析工具CiteSpace 软件具有准确、高效的特点，现已被广泛应用于文献计量学研究(Sabeet al，2022)。 Web of Science(WOS)是涵盖多学科的综合性学术信息资源数据库，在世界范围内被广泛认可，是被文献计量学分析采用的重要数据库之一(Renet al，2023)。

本研究利用CiteSpace 软件，检索WOS 核心数据库中2002—2023 年发表的白绢病研究领域的文献，分析年度发文数量、学科分布，以及国家(地区)、机构和研究者的合作情况；通过分析关键词频率、关键词聚类和时间线分布，了解该领域的研究方向和热点，为白绢病研究提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 数据来源

本研究的数据来自福建农林大学图书馆订购的WOS 核心数据库，以“southern blight”“Athelia rolfsii” 和“Sclerotium rolfsii” 作为主题检索词，检索时间范围为2002 年1 月—2023 年9 月，文献类型为论文和综述，语种为英语，并利用CiteSpace 6.2.R5 软件去重，得到共计941 篇文献。

1.2 研究方法

利用CiteSpace 6.2.R5 软件对年度发文量进行分析。 分别以学科、国家(地区)、机构、作者和关键词为节点绘制网络图谱。 通过关键词频率、关键词聚类和时间线挖掘研究领域的研究方向和热点(Panet al，2018)。 中心性值反映节点在网络中的重要地位，节点在该领域越重要，节点的中心性值也就越高。 突现性值在文献中被定义为随着时间的推移，节点的频率发生突然变化的强度(Sabeet al，2022)。

2 结果与分析

2.1 年度发文量分析

通过分析年度发表的文献数量，可以在一定程度上了解白绢病研究的总体趋势。 由于2023 年只检索到9 月，因此没有被计入年度发文量分析。 由图1 可以看出，白绢病研究的年度发文量虽然在不同年度间有波动，但总体上呈增长趋势，年度发文量的线性趋势线的R值为0.76。 2002—2011 年的年平均发文量为34 篇，2012—2016 年的年平均发文量为38 篇，近5年(2017—2022 年)年平均发文量为60 篇，这表明国际上有关白绢病研究在持续发展中。

图1 2002—2022 年白绢病研究的年度发文量Figure 1 Annual literature on southern blight research from 2002 to 2022

2.2 学科分布

从学科分布角度分析，白绢病研究具有广泛的学科交叉性，涉及的学科领域包括植物科学、生物技术与应用微生物学和农学等多个学科(表1)，其中发文量占比超过10%的学科是植物科学(n＝260，27.6%)，生物技术与应用微生物学(n＝147，15.6%)，农学(n＝134，14.2%)和微生物学(n＝131，13.9%)。 中心性值最高的学科是生物化学与分子生物学(0.64)，其次是环境科学(0.53)和生物技术与应用微生物学(0.37)。

表1 白绢病研究发文量排名前10 的学科Table 1 Top 10 disciplines of southern blight research regarding the number of papers

2.3 主要发文国家

利用CiteSpace，以国家为节点，绘制国家合作网络图(图2)，图中包含72 个节点和176 个连接，网络的密度为0.0689。 每个圆圈代表国家的发文量，每个连线描述国家彼此间的合作。白绢病相关研究发文量最高的前10 个国家见表2，其中发文量最高的3 个国家分别是印度(n＝327，34.8%)，美国(n＝114，12.1%)和中国(n＝106，11.3%)。 中心性最高的是美国(0.61)，其次是意大利(0.28)和印度(0.26)，表明这3 个国家是合作研究的主要中心。 突现性值是确定该研究领域特别活跃国家的一个重要的指标。 突现性最强的6 个国家中(表3)，中国的突现性值最高(14.05)，其次是希腊(4.69)和以色列(4.54)。

表2 发文量排名前10 的国家Table 2 Top 10 countries ranked by the number of published papers

表3 白绢病研究领域被引用突现性最强的6 个国家Table 3 Top 6 countries with the strongest citation bursts of southern blight research

图2 2002—2023 年白绢病研究的国家合作网络Figure 2 Country collaboration network of southern blight research from 2002 to 2023

2.4 主要机构分析

利用CiteSpace，以机构为节点，绘制研究机构合作网络图(图3)。 主要机构合作网络图中包含节点385，连线453，密度为0.0061，表明在机构水平上合作较少。 发文量排名前5 的研究机构分别为印度农业研究理事会、贝拿勒斯印度教大学、埃及知识库、印度科学与工业研究理事会和美国农业部(表4)。 中心性最高的机构是印度农业研究理事会(0.21)，其次是美国农业部(0.15)。 此外，通过突现性分析，突现性较强的研究机构有9 个(表5)，其中巴基斯坦旁遮普大学的突现值最高(5.69)，持续时间也最长(2006—2023 年)。 在2020—2023 年，中国农业科学院是较为活跃的结构，突现性值为3.17。

表4 发文量前5 的研究机构Table 4 Top 5 research institutions ranked by the number of published papers

图3 2002—2023 年白绢病研究机构图谱Figure 3 Institutional collaboration network of southern blight research from 2002 to 2023

2.5 主要作者分析

为了解白绢病研究领域核心作者团队，对作者进行分析(表6)。 发文量前10 的作者中，Singh 和Javaid 在该领域发文量最多，均为21 篇，研究方向是利用生防菌及天然产物对S.rolfsii进行生物防治(Javaidet al，2023；Rayet al，2020，2023；Singhet al，2021)。 其次，Swamy和Inamdar 在该领域发文量均为18 篇，主要研究S.rolfsii凝集素对癌细胞增殖和细胞周期进程的影响(Beluret al，2019)。 所有作者的中心性均为0，说明作者之间的合作主要发生在团队内部，而不同团队的研究者之间的合作较为薄弱。

表6 发文量前10 位的作者Table 6 Top 10 authors ranked by the number of published papers

2.6 研究方向和热点

关键词的共现性分析可以有效地反映研究方向和热点问题。 关键词出现频率越大，表示相关主题受关注程度就越高。 白绢病研究中20 个最常用的关键词见表7。 中心性大于0.1 的关键词包括齐整小核菌(sclerotium rolfsii)、生物防治(biocontrol)、植物生长(plant growth)、哈茨木霉(Trichoderma harzianum)、立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)、抗菌活性(antifungal activity)、病害(disease)、抗性(resistance)和纯化(purification)。

表7 前20 个关键词的频率和中心性值Table 7 Top 20 keywords with frequency and centrality value

关键词聚类分析突出了研究方向与关键词之间的关系，对关键词进行时间线分析，是为了进一步揭示聚类之间的关系和关键词的时间跨度(Jianget al，2023；Shaoet al，2021)。 关键词聚类图谱见图4，该图谱包括543 个节点，3600 个连线，模块值(Q值)为0.3601，平均轮廓值(S值)为0.7109，表明该聚类是令人信服的(Chenet al，2022)。 基于CiteSpace 中的LLR 算法得到10 个关键词聚类，分别是哈茨木霉(Trichoderma harzianum)、硫醇氧化还原态(thiol redox state)、白绢病(southern blight)、微生物群落(microbial communities)、硬葡聚糖(scleroglucan)、鹰嘴豆(cicer arietinum)、齐整小核菌凝集素(Sclerotium rolfsiilectin)、荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)、脂肽(lipopeptide)和抑菌活性(antifungal activity)，它们体现了白绢病的主要研究方向。

图4 白绢病研究的关键词聚类图谱Figure 4 Key words clustering map of southern blight research

对关键词聚类进一步做时间线分析，得到各个关键词按出现年份先后从左到右依次排列时间线图(图5)。 其中，聚类＃2(southern blight)主要涉及S.rolfsii在遗传和表型特征方面的多样性研究，以及对重要经济作物的白绢病病原的鉴定和监测(Leet al，2012；Sunet al，2020)。 聚类＃1(thiol redox state)主要与菌核分化机制相关、聚类＃3(microbial communities)、聚类＃7(Pseudomonas fluorescens)和聚类＃8(lipopeptide)与生物防治相关、聚类＃4(scleroglucan)和＃6(Sclerotium rolfsiilectin)与S.rolfsii重要的代谢产物相关。 上述聚类体现了当前研究者关注的热点。

图5 关键词共现时间线图谱Figure 5 Timeline map of keywords

3 小结与讨论

本研究利用CiteSpace 软件，对WOS 核心数据库中白绢病研究领域的文献进行计量学分析，结果显示，该领域年度发文量总体呈上升趋势，涉及多学科，发文量最高的学科是植物科学，中心性最高的学科为生物化学与分子生物学。 在国家水平上，发文量最高的国家是印度，中心性最高的国家是美国，突现性最高的国家是中国。 在研究机构水平上，印度农业研究理事会是发文量最多的研究机构。 发文量贡献最大的作者为A Javaid 和H B Singh，其团队的主要研究方向是病害的生物防治。 研究者之间的合作多以团队内部合作为主，团队间合作较少，未来研究应考虑机构之间合作。 在2002—2023 年，白绢病研究方向较为丰富，生物防治、菌核分化机制和S.rolfsii的代谢产物等是近年来的研究热点。

通过关键词频率、聚类分析和时间线的分析，表明白绢病的生物防治是主要研究方向和热点之一。 在关键词聚类中，多个聚类与生物防治密切相关。 其中，2 个主要的聚类分别是聚类＃0 哈茨木霉(Trichoderma harzianum)和聚类＃7 荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)，这2类生防菌的生物防治机制主要包括竞争作用、诱导抗性和协同拮抗等(邹佳迅等，2017；Soodet al，2020)。 虽然这2 类生防菌已有商品化的杀菌剂，但它们在田间条件下的应用还存在局限性。 因此，今后的研究需要挖掘更高拮抗潜力的菌株(Ayyanduraiet al，2023)，以及开发利用纳米等技术提高生防菌的防效(El-Ashmonyet al，2022)。 菌核分化机制是白绢病研究热点之一，聚类＃1 硫醇氧化还原态(thiol redox state)是关于菌核分化机制的研究，菌核的形成过程伴随着高度的脂质过氧化反应的发生，与硫醇氧化还原相关的抗氧化酶在菌核形成过程中具有重要作用(Patsoukiset al，2008；Grintzaliset al，2014)。 加强对菌核发生机制的阐明不仅有助于通过抑制菌核发现防治病害的有效方法，同时也有助于了解真菌以外的生物体中更复杂的分化形式。 聚类＃4 硬葡聚糖(scleroglucan)和聚类＃6 齐整小核菌凝集素(Sclerotium rolfsiilectin)是2 种重要的代谢产物，是该领域主要研究方向和热点。 自20 世纪60 年代初首次描述以来，S.rolfsii分泌的胞外多糖硬葡聚糖引起了学术界和工业界的广泛关注，已应用于许多工业领域(Schmidet al，2011)。 进一步利用生物信息学研究S.rolfsii硬葡聚糖的生物合成，并将其与生理数据联系起来，可以更好地了解硬葡聚糖的生物发生及其与S.rolfsii的致病机制的关系(Bosamiaet al，2020)。

综上所述，由于气候变化和耕作制度改变等原因，近年来，在我国和其他国家(地区)的多种植物上首次报道白绢病发生，并导致严重的经济损失。 鉴于我国对白绢病的研究起步较晚、具有影响力的研究机构相对较少，未来需进一步加强该病害在生物防治，S.rolfsi代谢产物及菌核分化机制等方面的研究。