戴中華， 韓 璐， 向亞楠， 祝 雯

(福建農(nóng)林大學植物保護學院，閩臺作物有害生物生態(tài)防控國家重點實驗室，福建 福州 350002)

白絹病(southern blight)是危害最為嚴重的土傳病害之一，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，在我國和其他一些國家(地區(qū))的經(jīng)濟作物、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引起嚴重白絹病害的報道。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。

文獻計量學是通過數(shù)據(jù)信息分析和圖形繪制等方法，分析某一領(lǐng)域的研究動態(tài)，在了解研究熱點和趨勢方面發(fā)揮了重要的作用(Chenet al，2022)。 文獻網(wǎng)絡(luò)分析工具CiteSpace 軟件具有準確、高效的特點，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于文獻計量學研究(Sabeet al，2022)。 Web of Science(WOS)是涵蓋多學科的綜合性學術(shù)信息資源數(shù)據(jù)庫，在世界范圍內(nèi)被廣泛認可，是被文獻計量學分析采用的重要數(shù)據(jù)庫之一(Renet al，2023)。

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

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究的數(shù)據(jù)來自福建農(nóng)林大學圖書館訂購的WOS 核心數(shù)據(jù)庫，以“southern blight”“Athelia rolfsii” 和“Sclerotium rolfsii” 作為主題檢索詞，檢索時間范圍為2002 年1 月—2023 年9 月，文獻類型為論文和綜述，語種為英語，并利用CiteSpace 6.2.R5 軟件去重，得到共計941 篇文獻。

1.2 研究方法

利用CiteSpace 6.2.R5 軟件對年度發(fā)文量進行分析。 分別以學科、國家(地區(qū))、機構(gòu)、作者和關(guān)鍵詞為節(jié)點繪制網(wǎng)絡(luò)圖譜。 通過關(guān)鍵詞頻率、關(guān)鍵詞聚類和時間線挖掘研究領(lǐng)域的研究方向和熱點(Panet al，2018)。 中心性值反映節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中的重要地位，節(jié)點在該領(lǐng)域越重要，節(jié)點的中心性值也就越高。 突現(xiàn)性值在文獻中被定義為隨著時間的推移，節(jié)點的頻率發(fā)生突然變化的強度(Sabeet al，2022)。

2 結(jié)果與分析

2.1 年度發(fā)文量分析

通過分析年度發(fā)表的文獻數(shù)量，可以在一定程度上了解白絹病研究的總體趨勢。 由于2023 年只檢索到9 月，因此沒有被計入年度發(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，但總體上呈增長趨勢，年度發(fā)文量的線性趨勢線的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 學科分布

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

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

2.3 主要發(fā)文國家

利用CiteSpace，以國家為節(jié)點，繪制國家合作網(wǎng)絡(luò)圖(圖2)，圖中包含72 個節(jié)點和176 個連接，網(wǎng)絡(luò)的密度為0.0689。 每個圓圈代表國家的發(fā)文量，每個連線描述國家彼此間的合作。白絹病相關(guān)研究發(fā)文量最高的前10 個國家見表2，其中發(fā)文量最高的3 個國家分別是印度(n＝327，34.8%)，美國(n＝114，12.1%)和中國(n＝106，11.3%)。 中心性最高的是美國(0.61)，其次是意大利(0.28)和印度(0.26)，表明這3 個國家是合作研究的主要中心。 突現(xiàn)性值是確定該研究領(lǐng)域特別活躍國家的一個重要的指標。 突現(xiàn)性最強的6 個國家中(表3)，中國的突現(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)性最強的6 個國家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 主要機構(gòu)分析

利用CiteSpace，以機構(gòu)為節(jié)點，繪制研究機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖(圖3)。 主要機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖中包含節(jié)點385，連線453，密度為0.0061，表明在機構(gòu)水平上合作較少。 發(fā)文量排名前5 的研究機構(gòu)分別為印度農(nóng)業(yè)研究理事會、貝拿勒斯印度教大學、埃及知識庫、印度科學與工業(yè)研究理事會和美國農(nóng)業(yè)部(表4)。 中心性最高的機構(gòu)是印度農(nóng)業(yè)研究理事會(0.21)，其次是美國農(nóng)業(yè)部(0.15)。 此外，通過突現(xiàn)性分析，突現(xiàn)性較強的研究機構(gòu)有9 個(表5)，其中巴基斯坦旁遮普大學的突現(xiàn)值最高(5.69)，持續(xù)時間也最長(2006—2023 年)。 在2020—2023 年，中國農(nóng)業(yè)科學院是較為活躍的結(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)域核心作者團隊，對作者進行分析(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S.rolfsii進行生物防治(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凝集素對癌細胞增殖和細胞周期進程的影響(Beluret al，2019)。 所有作者的中心性均為0，說明作者之間的合作主要發(fā)生在團隊內(nèi)部，而不同團隊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

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問題。 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 個最常用的關(guān)鍵詞見表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(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，對關(guān)鍵詞進行時間線分析，是為了進一步揭示聚類之間的關(guān)系和關(guān)鍵詞的時間跨度(Jianget al，2023；Shaoet al，2021)。 關(guān)鍵詞聚類圖譜見圖4，該圖譜包括543 個節(jié)點，3600 個連線，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

對關(guān)鍵詞聚類進一步做時間線分析，得到各個關(guān)鍵詞按出現(xiàn)年份先后從左到右依次排列時間線圖(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，以及對重要經(jīng)濟作物的白絹病病原的鑒定和監(jiān)測(Leet al，2012；Sunet al，2020)。 聚類＃1(thiol redox state)主要與菌核分化機制相關(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)了當前研究者關(guān)注的熱點。

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

3 小結(jié)與討論

本研究利用CiteSpace 軟件，對WOS 核心數(shù)據(jù)庫中白絹病研究領(lǐng)域的文獻進行計量學分析，結(jié)果顯示，該領(lǐng)域年度發(fā)文量總體呈上升趨勢，涉及多學科，發(fā)文量最高的學科是植物科學，中心性最高的學科為生物化學與分子生物學。 在國家水平上，發(fā)文量最高的國家是印度，中心性最高的國家是美國，突現(xiàn)性最高的國家是中國。 在研究機構(gòu)水平上，印度農(nóng)業(yè)研究理事會是發(fā)文量最多的研究機構(gòu)。 發(fā)文量貢獻最大的作者為A Javaid 和H B Singh，其團隊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隊內(nèi)部合作為主，團隊間合作較少，未來研究應(yīng)考慮機構(gòu)之間合作。 在2002—2023 年，白絹病研究方向較為豐富，生物防治、菌核分化機制和S.rolfsii的代謝產(chǎn)物等是近年來的研究熱點。

通過關(guān)鍵詞頻率、聚類分析和時間線的分析，表明白絹病的生物防治是主要研究方向和熱點之一。 在關(guān)鍵詞聚類中，多個聚類與生物防治密切相關(guān)。 其中，2 個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制主要包括競爭作用、誘導抗性和協(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，但它們在田間條件下的應(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)。 菌核分化機制是白絹病研究熱點之一，聚類＃1 硫醇氧化還原態(tài)(thiol redox state)是關(guān)于菌核分化機制的研究，菌核的形成過程伴隨著高度的脂質(zhì)過氧化反應(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程中具有重要作用(Patsoukiset al，2008；Grintzaliset al，2014)。 加強對菌核發(fā)生機制的闡明不僅有助于通過抑制菌核發(fā)現(xiàn)防治病害的有效方法，同時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。 自20 世紀60 年代初首次描述以來，S.rolfsii分泌的胞外多糖硬葡聚糖引起了學術(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)。 進一步利用生物信息學研究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，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，在我國和其他國家(地區(qū))的多種植物上首次報道白絹病發(fā)生，并導致嚴重的經(jīng)濟損失。 鑒于我國對白絹病的研究起步較晚、具有影響力的研究機構(gòu)相對較少，未來需進一步加強該病害在生物防治，S.rolfsi代謝產(chǎn)物及菌核分化機制等方面的研究。