羅曉錚趙春曉蘇秀紅賈秧秧董誠明

(1.河南中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，河南 鄭州 450046；2.河南中醫(yī)藥大學(xué)呼吸疾病診療與新藥研發(fā)河南省協(xié)同創(chuàng)新中心，河南 鄭州 450046)

前言

植物的塊根主要是由不定根或側(cè)根發(fā)育而成，如何首烏(Fallopia multiflora(Thunb.) Haraldson)、天門冬(Asparagus cochinchinensis(Lour.) Merr.)、甘薯(Dioscorea esculenta(Lour.) Burkill)等；塊莖是一種呈塊狀的莖，通常是在地下形成的，肉質(zhì)肥大，與塊根相似，但有很短的節(jié)間，如半夏(Pinellia ternata(Thunb.) Makino)、馬鈴薯等。目前，我國許多植物都是以塊莖和塊根作為經(jīng)濟(jì)器官，具有較高的食用及藥用價(jià)值[1,2]，如甘薯、馬鈴薯、地黃(Rehmannia glutinosa(Gaertn.) DC.)、半夏、天麻(Gastrodia elata Bl.)等，這些植物的塊根與塊莖的膨大程度直接決定了其食用、藥用及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。但是這些植物長期用塊莖或塊根進(jìn)行無性繁殖，導(dǎo)致病毒感染嚴(yán)重，產(chǎn)量降低，種質(zhì)退化[3]。如，半夏長期利用塊莖和珠芽進(jìn)行營養(yǎng)繁殖，導(dǎo)致病毒逐年積累，病害嚴(yán)重[4]；地黃長期用塊根進(jìn)行無性繁殖，使其病毒感染嚴(yán)重，通常田間感染率高達(dá)100%[5]。利用莖尖脫毒培養(yǎng)技術(shù)是解決地黃和半夏病毒病的最根本途徑，然而脫毒苗繁殖系數(shù)小、成活率低、育苗周期長，運(yùn)輸極不方便[6]。因此為了加快繁殖速度，降低生產(chǎn)成本，提高塊莖與塊根的產(chǎn)量，加速作物脫毒技術(shù)工業(yè)化進(jìn)程，建立高效的塊莖與塊根誘導(dǎo)技術(shù)是必不可少的。通過搜索發(fā)現(xiàn)，我國已有很多研究開始利用不同的誘導(dǎo)方法促進(jìn)塊莖與塊根的形成和膨大，如在培養(yǎng)基內(nèi)加入不同濃度的外源激素[7,8]、蔗糖[9,10]，改變光照強(qiáng)度和時(shí)間[11,12]、溫度[13]等；且這些誘導(dǎo)技術(shù)對部分植物的塊根或塊莖誘導(dǎo)取得較好成果，如半夏組織培養(yǎng)中小塊莖增殖快、篩選方便、萌發(fā)率高，用其作為制作人工種子的繁殖體，可攻克以體細(xì)胞胚為繁殖體存在的誘導(dǎo)增殖慢、篩選難、萌發(fā)率低等難題，從而具有應(yīng)用于生產(chǎn)的實(shí)際可行性[14]。文獻(xiàn)計(jì)量分析法是集數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、文獻(xiàn)學(xué)為一體，能多角度地分析文獻(xiàn)研究的理論發(fā)展與實(shí)際進(jìn)展，以探索出研究的熱點(diǎn)，為相關(guān)研究領(lǐng)域的科研人員更好掌握研究的動(dòng)態(tài)與熱點(diǎn)提供參考[15]。本文采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的方法了解植物組織培養(yǎng)中塊莖和塊根誘導(dǎo)的研究進(jìn)展，對建立高效的塊莖和塊根誘導(dǎo)技術(shù)具有重要的指導(dǎo)意義，也為在該領(lǐng)域的后續(xù)研究提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文通過CNKI全文數(shù)據(jù)庫(中國知網(wǎng))、中文科技期刊數(shù)據(jù)庫(維普網(wǎng))、中國學(xué)術(shù)期刊數(shù)據(jù)庫(萬方數(shù)據(jù))，對“塊莖誘導(dǎo)”和“塊根誘導(dǎo)”進(jìn)行主題詞搜索，限定時(shí)間為建庫至2020年12月，獲取與植物組織培養(yǎng)中塊莖與塊根誘導(dǎo)相關(guān)的全部文獻(xiàn)。共得到有效文章601篇，其中包括期刊論文294篇、博碩論文182篇、專利95篇、會(huì)議論文15篇、其它論文15篇。

1.2 研究方法

本文采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的方法對植物組織培養(yǎng)中塊莖與塊根誘導(dǎo)的發(fā)文數(shù)量、關(guān)鍵詞、植物種類、文獻(xiàn)期刊、期刊分布、機(jī)構(gòu)等進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，EXCEL軟件繪制圖表。

2 結(jié)果

2.1 發(fā)文趨勢研究

本文對匯總的601篇文獻(xiàn)進(jìn)行分析，其中最早關(guān)于塊莖誘導(dǎo)的文章由梁厚果1982年發(fā)表于《Journal of Integrative Plant Biology》[16]。本文對每5a的發(fā)文數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，由圖1、2可以看出，關(guān)于植物組織培養(yǎng)中塊莖與塊根誘導(dǎo)的文章始于1982年，其中，2000年前一共有26篇，在此期間內(nèi)，研究者對植物塊莖與塊根的誘導(dǎo)關(guān)注相對較少，該產(chǎn)業(yè)還處于萌芽期。2000年后，發(fā)文數(shù)量增長迅速，2000—2020年共發(fā)表575篇文章，且在2010—2015年期間發(fā)文數(shù)量達(dá)到了峰值。

圖1 我國在該領(lǐng)域發(fā)文量趨勢圖

圖2 我國在該領(lǐng)域每5a發(fā)文量

2.2 研究熱點(diǎn)分析

2.2.1 關(guān)鍵詞分析

我國在植物組織培養(yǎng)誘導(dǎo)中塊莖與塊根誘導(dǎo)的研究中，關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻率較高的有“馬鈴薯”(148次)、“塊莖”(120次)、“組織培養(yǎng)”(110次)、“半夏”(81次)等，這說明我國的研究者們在該領(lǐng)域?qū)︸R鈴薯、半夏的研究較多，并將出現(xiàn)頻次大于2的關(guān)鍵詞進(jìn)行可視化分析(見圖3)。

圖3 關(guān)鍵詞出現(xiàn)次數(shù)排名

2.2.2 植物分布研究

統(tǒng)計(jì)的601篇文獻(xiàn)中，一共有48種植物，其中藥用植物有29種，占總植物種類的60.42%。如圖4所示，在該研究中，馬鈴薯、半夏、山藥(Dioscorea polystachya Turcz.)的研究位居前3，其中馬鈴薯研究為最多(42.41%)，究其原因馬鈴薯是世界第4大糧食作物，且我國是世界排名第1的馬鈴薯生產(chǎn)國，馬鈴薯在我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全中占據(jù)重要地位[17]。在藥用植物中，研究較多的是半夏、山藥、馬蹄蓮(Zantedeschia aethiopica(Linn.) Spreng.)、魔芋(Amorphophallus rivieri Durieu)、地黃等，其中半夏是一種很重要的傳統(tǒng)中藥材，具有鎮(zhèn)咳、祛痰、鎮(zhèn)痛、提高記憶等療效，具有很好的發(fā)展前景。

圖4 我國在該領(lǐng)域所研究植物所占比例

2.3 期刊及影響因子分析

2.3.1 期刊發(fā)文量分析

所統(tǒng)計(jì)的601篇文獻(xiàn)中共有291篇文獻(xiàn)發(fā)表在144種期刊上，發(fā)文數(shù)量最多的期刊是《中國馬鈴薯》和《北方園藝》，這2個(gè)期刊從1982年至今在該領(lǐng)域均發(fā)表16篇文章，占總文章的2.73%，其余3個(gè)期刊分別是《植物生理學(xué)報(bào)》(12篇)、《安徽農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)》(11篇)、《江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)》(8篇)，見圖5。

圖5 我國在該領(lǐng)域排名前5的期刊發(fā)文數(shù)量

2.3.2 期刊影響因子分析

期刊的影響因子是代表期刊影響力的一項(xiàng)定量指標(biāo)，通常期刊的影響因子越高，期刊的學(xué)術(shù)影響力越大。統(tǒng)計(jì)顯示，601篇文獻(xiàn)中共有144種期刊，其中《生態(tài)學(xué)報(bào)》的影響因子最高為3.763。按照期刊的影響因子排名，排名前10的分別是《生態(tài)學(xué)報(bào)》、《中國農(nóng)業(yè)科學(xué)》、《中草藥》、《中國中藥雜志》、《作物學(xué)報(bào)》、《草業(yè)科學(xué)》、《核農(nóng)學(xué)報(bào)》、《植物學(xué)通報(bào)》、《植物生理學(xué)報(bào)》、《園藝學(xué)報(bào)》，其影響因子及排名如圖6。

圖6 我國在該領(lǐng)域排名前10的期刊及其影響因子

2.4 發(fā)文機(jī)構(gòu)分析

本文對601篇論文的發(fā)文機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)發(fā)表論文數(shù)量最多的機(jī)構(gòu)是華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，從1982年至今共發(fā)表了43篇文章，其次依次是甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)(23篇)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)(17篇)、河南師范大學(xué)(12篇)、西南大學(xué)(12篇)、淮北師范大學(xué)(11篇)、浙江大學(xué)(10篇)、浙江理工大學(xué)(10篇)、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)(9篇)、四川農(nóng)業(yè)大學(xué)(8篇)，具體發(fā)表論文的數(shù)量及所占比列如圖7所示。通過對數(shù)據(jù)匯總分析可知，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)關(guān)于馬鈴薯和半夏的研究較多；甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)和湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)主要研究對象是馬鈴薯；河南師范大學(xué)主要圍繞山藥和地黃進(jìn)行研究，其中山藥占比較大；西南大學(xué)、淮北師范大學(xué)和浙江理工大學(xué)關(guān)于半夏的研究較多。

圖7 排名前10的機(jī)構(gòu)發(fā)文量

3 討論

我國第1篇關(guān)于植物組織誘導(dǎo)培養(yǎng)中塊莖與塊根誘導(dǎo)的文章在1982年發(fā)表，這是研究者對該領(lǐng)域探討的起點(diǎn)，表明研究者開始意識到建立一套高效的塊莖與塊根誘導(dǎo)技術(shù)的重要性。至2000年以來，發(fā)表文章增多，共發(fā)表了575篇文章，比2000年以前多出549篇，占總文章的95.67%。這表明我國關(guān)于該領(lǐng)域的研究在前20a內(nèi)打破了瓶頸迅速發(fā)展，取得了較好成果。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，我國關(guān)于該領(lǐng)域的發(fā)文數(shù)量在2010—2015期間達(dá)到了最大值，共發(fā)表了175篇文章，平均每年發(fā)表文章數(shù)量高達(dá)35篇，這表明我國的研究者們對植物組織培養(yǎng)中塊莖與塊根誘導(dǎo)的研究非常關(guān)注。

我國關(guān)于植物組織培養(yǎng)中塊莖與塊根誘導(dǎo)的研究中，所研究的植物高達(dá)48種，其中藥用植物有29種，在所有關(guān)于該領(lǐng)域的文章中，關(guān)于馬鈴薯塊莖誘導(dǎo)的文章占總植物種類的42.41%，關(guān)于半夏塊莖誘導(dǎo)的文章占總植物種類的23.21%，關(guān)于山藥塊莖誘導(dǎo)的文章占總植物種類的12.61%，其次依次是馬蹄蓮、魔芋、地黃、菊芋(Helianthus tuberosus Parry)、白及(Bletilla striata (Thunb. ex A. Murray) Rchb. f.)等。1984年，王軍[18]等進(jìn)行了馬鈴薯的塊莖誘導(dǎo)，該文中研究者開始嘗試用遮光的條件誘導(dǎo)馬鈴薯的氣生塊莖。隨后，研究者對馬鈴薯的塊莖誘導(dǎo)研究較為關(guān)注且比較深入，但對于其它植物如地黃、菊芋、馬蹄蓮、人參(Panax ginseng C. A. Mey.)等研究較少，還未取得明顯進(jìn)展，仍有很大發(fā)展空間。

我國在植物組織中塊莖與塊根誘導(dǎo)的研究中已經(jīng)取得了明顯成果。如，研究者篩選出了誘導(dǎo)黃獨(dú)微型塊莖形成的植物生長調(diào)節(jié)劑單獨(dú)使用和組合使用的適宜濃度，為黃獨(dú)微型塊莖的離體誘導(dǎo)形成及工業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)[19]；在山藥塊莖的誘導(dǎo)中，NAA與2,4-D組合中，二者濃度都為0.5mg·L-1時(shí)誘導(dǎo)的鐵棍山藥微型塊莖較多且較大，NAA與PP333的組合中，NAA 0.5mg·L-1與PP333 0.1mg·L-1的誘導(dǎo)效果最好，其誘導(dǎo)率高達(dá)100%[20]；周慶紅[21]等研究表明，在添加0.5mg·L-16-BA和0.5mg·L-1NAA的1/2MS培養(yǎng)基中，試管塊莖的誘導(dǎo)率最高為66.67%。這些結(jié)果表明，我國在該領(lǐng)域發(fā)展較快，熱度較高。

該領(lǐng)域的發(fā)文機(jī)構(gòu)和作者分布方面，我國主要研究機(jī)構(gòu)為高校，其中農(nóng)業(yè)大學(xué)的貢獻(xiàn)更為突出。綜上，通過對植物組織培養(yǎng)中塊莖與塊根誘導(dǎo)研究的文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)分析，可使研究者對當(dāng)前植物組織培養(yǎng)中塊莖與塊根誘導(dǎo)的研究現(xiàn)狀和研究熱點(diǎn)有一個(gè)更系統(tǒng)性地了解，在后續(xù)的研究中能夠更加明白研究方向，有的放矢，避免浪費(fèi)人力、物力、財(cái)力。