姜 璐，劉 洋，賀 慧，曲 瑩，張 璐

（1東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院，哈爾濱150030；2河北旅游職業(yè)學(xué)院，河北承德067000；3內(nèi)蒙古鄂爾多斯市康巴什區(qū)園林綠化事業(yè)局，內(nèi)蒙古鄂爾多斯017200）

0 引言

褪黑素(Melatonin)是一種生物激素，為天然吲哚胺之一，對(duì)生物的體細(xì)胞和生理具有廣泛效應(yīng)[1]，在應(yīng)激耐受中起著至關(guān)重要的作用[2]，被認(rèn)為是一種緩解生物和非生物脅迫的藥物[3]。褪黑素最初在動(dòng)物松果體中發(fā)現(xiàn)[4]，證實(shí)其參與免疫調(diào)節(jié)[5-6]、哺乳動(dòng)物生殖功能調(diào)節(jié)[7]、提高睡眠質(zhì)量[8]、調(diào)節(jié)情緒和身體狀況[9]等。

Hattori等[10]和Dubbels等[11]在植物體內(nèi)鑒定出褪黑素的存在，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)褪黑素在植物體內(nèi)各個(gè)器官均可合成[12]。褪黑素是近年來(lái)備受關(guān)注的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)，除了對(duì)植物的種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)發(fā)育、果實(shí)品質(zhì)具有一定的調(diào)節(jié)作用外[13-16]，還可以調(diào)控植物對(duì)非生物或生物脅迫的適應(yīng)性[17]。研究表明，在脅迫條件下，褪黑素可以提高植物抗氧化系統(tǒng)能力、增強(qiáng)光合作用[18]；減緩大豆[19]、向日葵[20]、水稻[21]和菜心[22]等農(nóng)作物逆境脅迫的傷害；減少苜蓿[23]、多年生黑麥草[24]、車前草[25]等草坪草或牧草的活性氧含量，保持相對(duì)含水量，維持持綠性，從而提高草坪質(zhì)量。

褪黑素是良好的抗氧化劑，可以緩解衰老。褪黑素的生理效應(yīng)隨劑量、施用方法和植株器官的不同而差異明顯[26]，但其抗衰老作用機(jī)制仍不清楚[27]。在生理生化水平上，褪黑素能有效保持葉綠素含量、維持葉片光系統(tǒng)完整性、清除活性氧自由基[28-29]；調(diào)節(jié)氣體交換參數(shù)和PSII最大效率[30]；促進(jìn)葉片花青素的積累，增加黃酮醇和原花青素的含量[31]、降低內(nèi)源脫落酸(ABA)水平[32]；減輕細(xì)胞損傷并保護(hù)光合色素[33-34]；增強(qiáng)抗氧化酶活性、增加非酶抗氧化物質(zhì)含量、減少電解質(zhì)泄露、緩解葉片細(xì)胞膜過氧化和膜結(jié)構(gòu)損傷[35-37]，從而減緩葉片衰老。此外，褪黑素抑制葉片衰老相關(guān)基因(SAGs和SEN)和葉綠素降解基因(SGR1和PAO)的表達(dá)[28,38-39]；Mohammad等[40]發(fā)現(xiàn)褪黑素能上調(diào)葉綠素合成基因表達(dá)；Tan等[41]表明褪黑素可降低脫落酸(ABA)生物合成基因的表達(dá)，同時(shí)Farouk等[42]證明褪黑素保持葉片細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)。

文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)是將文獻(xiàn)定量分析研究的一門科學(xué)[43]，能夠客觀多維度地分析領(lǐng)域整體布局、學(xué)科優(yōu)勢(shì)，定量地梳理研究中心和優(yōu)勢(shì)團(tuán)隊(duì)，挖掘研究熱點(diǎn)[44]。由于農(nóng)作物和園藝作物種類繁多且實(shí)驗(yàn)處理方法繁雜，利用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法對(duì)農(nóng)業(yè)或園藝領(lǐng)域收錄的科研論文進(jìn)行計(jì)量分析，可以方便快速地找到有價(jià)值的科研信息，探索農(nóng)學(xué)或園藝學(xué)研究概況及其發(fā)展趨勢(shì)，是目前科研系統(tǒng)化分析的重要方法之一[45-47]?；诖耍疚睦梦墨I(xiàn)計(jì)量學(xué)分析方法，以中英文文獻(xiàn)為基礎(chǔ)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理分析。通過中外文獻(xiàn)對(duì)比，了解褪黑素對(duì)葉片衰老影響的研究概況，并預(yù)測(cè)今后發(fā)展趨勢(shì)。

1 材料與方法

1.1 研究材料

英文文獻(xiàn)數(shù)據(jù)來(lái)源于Web of Science(WOS)核心合集，主題是“melatonin and leaf senescence”AND語(yǔ)言“English”AND文獻(xiàn)類型“Article”，數(shù)據(jù)采集的時(shí)間跨度是1986—2019年，共得到145篇文獻(xiàn)。

中文文獻(xiàn)數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)知識(shí)資源總庫(kù)，即中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)，以“褪黑素”并含“葉片衰老”為主題，檢索時(shí)間范圍是1986—2019年，得到文獻(xiàn)共7篇。

1.2 研究方法

本文利用WOS和CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中的傳統(tǒng)分析工具以及Excel分別對(duì)中英文文獻(xiàn)的年代趨勢(shì)、期刊被引頻次、基金機(jī)構(gòu)資助分布等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并利用VOSviewer軟件將國(guó)家地區(qū)分布密度、作者和機(jī)構(gòu)合作情況、共現(xiàn)關(guān)鍵詞、研究熱點(diǎn)和學(xué)科應(yīng)用領(lǐng)域的分布信息等進(jìn)行可視化處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 文獻(xiàn)發(fā)展概況分析

2.1.1 年代分布分析 中文文獻(xiàn)最早發(fā)表在2015年，隨后發(fā)表論文數(shù)量逐年增加。而英文文獻(xiàn)最早發(fā)表于2006年，2006—2011年間的發(fā)表論文數(shù)均較低。2012年后論文數(shù)量逐年增加，但在2016—2017年出現(xiàn)過下降（圖1）。2018—2019兩年發(fā)表的論文數(shù)量增加較多，約占總數(shù)的22%。由此看出，中文文獻(xiàn)數(shù)目與英文文獻(xiàn)形成鮮明對(duì)比，表明相關(guān)領(lǐng)域的研究成果大多發(fā)表在了國(guó)際刊物上，而中文報(bào)道數(shù)量少、發(fā)表晚。

圖1 2006—2019年間每年英文文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量

2.1.2 國(guó)家地區(qū)分布 本研究主要分析英文文獻(xiàn)的國(guó)家地區(qū)分布。結(jié)果表明：有25個(gè)國(guó)家和地區(qū)發(fā)表相關(guān)文章；文章發(fā)表數(shù)量前五名的國(guó)家分別是，中國(guó)、美國(guó)、韓國(guó)、西班牙、波蘭、德國(guó)以及印度（表1）；其中，論文發(fā)表數(shù)量占總數(shù)50%以上的國(guó)家僅有中國(guó)，美國(guó)位居第二。從國(guó)家地區(qū)發(fā)表論文數(shù)量來(lái)看，中國(guó)有關(guān)褪黑素對(duì)葉片衰老影響的文章主要發(fā)表在WOS收錄的SCI期刊上，研究處于領(lǐng)先地位，具有一定影響力，并與美國(guó)拉開一定差距。筆者利用VOSviewer軟件對(duì)英文文獻(xiàn)進(jìn)行密度可視化，分析國(guó)家或地區(qū)間引用情況。由圖2A看出，位于黃色區(qū)域的中國(guó)和美國(guó)是論文被引用最多的國(guó)家，而且中國(guó)引用強(qiáng)度遠(yuǎn)大于美國(guó)。由此可見，中國(guó)在該領(lǐng)域的研究水平和研究深度在世界上具有引領(lǐng)地位。

圖2 論文被引情況國(guó)家地區(qū)密度圖(A)、英文研究施引文獻(xiàn)所屬機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)(B)

表1 論文數(shù)量排名前9位的國(guó)家及相關(guān)情況

2.2 研究主體

2.2.1 期刊分布 在CNKI檢索的7篇中文文獻(xiàn)中，主要發(fā)表在上海交通大學(xué)和西北農(nóng)林科技大學(xué)等各大院校的學(xué)報(bào)上。而英文文獻(xiàn)的期刊分布更廣泛、核心期刊數(shù)目更多、影響力更強(qiáng)，由WOS傳統(tǒng)數(shù)據(jù)分析平臺(tái)分析發(fā)現(xiàn)，20個(gè)期刊均發(fā)表過相關(guān)文章，文獻(xiàn)類型主要分為研究論文和綜述。從表2可以看出，該領(lǐng)域的WOS論文數(shù)TOP10期刊中，《JOURNAL OF PINEAL RESEARCH》期刊在相關(guān)研究中發(fā)文最多，共發(fā)表42篇研究性文章。篇均被引頻次前三的期刊是：《JOURNAL OF PINEAL RESEARCH》 、《MOLECULES》和《JOURNAL OF EXPERIMENTAL BOTANY》，3個(gè)期刊在該領(lǐng)域的學(xué)術(shù)影響處于主導(dǎo)地位。除了被引頻次和篇均被引頻次可作為期刊影響力的評(píng)價(jià)因素，影響因子也是評(píng)價(jià)期刊影響力的重要指標(biāo)之一。影響因子最高的期刊是《JOURNAL OF PINEAL RESEARCH》，其5年影響因子為12.197，同時(shí)該期刊的被引頻次和篇均被引頻次最高，說(shuō)明該期刊發(fā)表的文章受到關(guān)注程度較高，具有較高學(xué)術(shù)水平。

表2 WOS發(fā)文量TOP10期刊分布

2.2.2 機(jī)構(gòu)合作方面 通過VOSviewer對(duì)施引機(jī)構(gòu)分析，能揭示該領(lǐng)域的核心機(jī)構(gòu)并清晰把握研究團(tuán)隊(duì)的現(xiàn)狀和活躍水平。通過可視化分析發(fā)現(xiàn)，英文文獻(xiàn)比中文文獻(xiàn)的學(xué)術(shù)聯(lián)系性更緊密。中文文獻(xiàn)主要發(fā)表于6所學(xué)校且跨機(jī)構(gòu)合作甚少。從圖2B可知，英文文獻(xiàn)中心性最高的機(jī)構(gòu)分別是：美國(guó)德克薩斯大學(xué)、中國(guó)西北大學(xué)、韓國(guó)全南大學(xué)、中國(guó)海南大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院，這5所學(xué)校在機(jī)構(gòu)合作中具有重要作用。其中，中國(guó)機(jī)構(gòu)具有主要影響，在褪黑素與葉片衰老關(guān)系方面處于主導(dǎo)地位，各個(gè)機(jī)構(gòu)緊密關(guān)聯(lián)，協(xié)作較多。

2.2.3 作者合作方面 中文文獻(xiàn)的作者合作方面，形成多個(gè)離散小網(wǎng)格，彼此關(guān)聯(lián)性較低。而英文文獻(xiàn)在作者合作方面更網(wǎng)絡(luò)化和組團(tuán)化（圖3A），在褪黑素對(duì)植物生理調(diào)節(jié)、分子機(jī)制和緩解葉片衰老方面，Shi Haitao、Back Kyoungwhan和 Reiter Russelj中心度較高；在低濃度褪黑素對(duì)農(nóng)作物品質(zhì)影響和褪黑素合成途徑的研究方面，Byeon Yeong和Park Sangkyu中心度較高。中外文獻(xiàn)比較發(fā)現(xiàn)，中文文獻(xiàn)的作者合作更大規(guī)模、跨地域和跨學(xué)科需加強(qiáng)。

圖3 英文研究施引文獻(xiàn)作者合作網(wǎng)絡(luò)(A)、英文文獻(xiàn)相關(guān)的研究方向分布(B)、英文文獻(xiàn)的主要資金資助機(jī)構(gòu)(C)、中文關(guān)鍵詞共現(xiàn)知識(shí)圖譜(D)

2.2.4 學(xué)科領(lǐng)域分布 基于CNKI和WOS核心數(shù)據(jù)庫(kù)的已有文獻(xiàn)，進(jìn)一步分析了褪黑素與葉片衰老在學(xué)科領(lǐng)域上的分布。在CNKI發(fā)表的文章，數(shù)量少且均屬于農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域，學(xué)科分布單一。而WOS學(xué)科分類統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖3B所示，學(xué)科分布多樣化以Plant Sciences（植物科學(xué)）為主要研究方向。而學(xué)科分布交叉性不足，今后研究中應(yīng)多注意學(xué)科領(lǐng)域上的互補(bǔ)。

2.2.5 基金資助機(jī)構(gòu)分布 利用WOS和CNKI傳統(tǒng)數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，分析文獻(xiàn)的基金資助機(jī)構(gòu)分布情況。其中中文文獻(xiàn)60%以上來(lái)源于國(guó)家自然科學(xué)基金的支持，而外文文獻(xiàn)基金支持較廣泛，如圖3C所示。以National Natural Science Foundation of China、Hainan University、China Agriculture Research System、China Postdoctoral Science、National Research Foundation of Korea等為主要資助機(jī)構(gòu)。其中，以中國(guó)機(jī)構(gòu)為主要基金來(lái)源，這也解釋了中國(guó)論文發(fā)表量位居第一的原因。

2.3 研究熱點(diǎn)分析

將CNKI上檢索的7篇中文文獻(xiàn)導(dǎo)入VOSviewer，進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析。由圖3D節(jié)點(diǎn)間位置關(guān)系可知，主要的聚類是#1（紅色）：以多年生黑麥草為研究對(duì)象，分析褪黑素對(duì)其轉(zhuǎn)錄、植物激素及滯綠基因的影響；#2（綠色）、#3（藍(lán)色）、#4（紫色）和#5（黃色）主要研究褪黑素對(duì)不同材料生理生化作用機(jī)制以及形態(tài)指標(biāo)影響。

VOSviewer將英文數(shù)據(jù)聚類后形成5類，結(jié)合共被引聚類分析知識(shí)圖譜（圖4A）和高頻關(guān)鍵詞可知，聚類#1（紅色）、#2（綠色），主要研究在不同脅迫條件下，褪黑素對(duì)種子萌發(fā)或植物根系再生等形態(tài)影響以及緩解葉片過氧化的生理機(jī)理，這2個(gè)區(qū)域?qū)W科類別界限比較清晰，屬于研究核心；聚類#3（藍(lán)色），以轉(zhuǎn)基因水稻為主要研究對(duì)象，探討褪黑素對(duì)其側(cè)根和基因表達(dá)的影響，進(jìn)一步研究褪黑素的合成途徑和作物衰老進(jìn)程，該區(qū)域?qū)W科類別界限相對(duì)清晰，且有關(guān)研究較受重視；聚類#4（黃色）、#5（紫色），主要研究植物抗性機(jī)制，該區(qū)域?qū)W科類別界限比較模糊。進(jìn)一步結(jié)合密度可視化分析圖，可以發(fā)現(xiàn)該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)集中于植物形態(tài)學(xué)研究(leaf senescence、identification)、植物生理調(diào)節(jié)機(jī) 制 研 究(antioxidant system、metabolism、reactive oxygen、stress resistance)以及植物生長(zhǎng)發(fā)育研究(root、seedlings)等方面（圖4B）。近幾年，研究者通過各個(gè)學(xué)科交叉融合，不斷挖掘褪黑素的價(jià)值。

圖4 英文關(guān)鍵詞共現(xiàn)知識(shí)圖譜(A)、英文文獻(xiàn)研究熱點(diǎn)密度視圖(B)

3 討論與結(jié)論

本研究利用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法對(duì)褪黑素和葉片衰老關(guān)系的CNKI論文和WOS核心期刊文獻(xiàn)產(chǎn)出情況進(jìn)行總結(jié)，通過該領(lǐng)域文獻(xiàn)發(fā)展分析，了解年度變化趨勢(shì)和引用的國(guó)家地區(qū)密度情況；通過文獻(xiàn)主體分析，了解主要期刊分布和核心期刊、該研究的學(xué)科領(lǐng)域方向、基金資助機(jī)構(gòu)分布、以及各機(jī)構(gòu)和各作者合作情況；通過領(lǐng)域應(yīng)用聚類分析，了解研究主題和研究熱點(diǎn)情況，并掌握研究總體趨勢(shì)，再結(jié)合中英文獻(xiàn)對(duì)比，得出以下結(jié)論：

（1）褪黑素與葉片衰老的關(guān)系是一個(gè)相對(duì)比較新穎的研究領(lǐng)域。近幾年發(fā)文量逐漸增加，尤以中國(guó)為主，多數(shù)發(fā)表于外文期刊，但核心期刊發(fā)表的文章數(shù)量較少。預(yù)計(jì)在未來(lái)一段時(shí)間，這一領(lǐng)域中外文論文產(chǎn)出量仍將增長(zhǎng)，中國(guó)在外國(guó)SCI期刊的發(fā)文量將持續(xù)增加。

（2）中文文獻(xiàn)相較于英文文獻(xiàn)，其期刊分布單一，更大規(guī)模的跨地域、跨組織和跨學(xué)科有待加強(qiáng)，作者合作以及學(xué)術(shù)共同體特征有待提高。

（3）褪黑素的研究大多涉及多學(xué)科、多領(lǐng)域，但其對(duì)葉片衰老影響局限于植物科學(xué)與生理學(xué)。目前研究多集中在褪黑素緩解葉片衰老、促進(jìn)根系再生等生長(zhǎng)發(fā)育及生理機(jī)制的調(diào)節(jié)，缺乏對(duì)褪黑素的作用機(jī)制、合成途徑的研究。此外，褪黑素與其他植物激素的關(guān)系以及對(duì)植物基因表達(dá)調(diào)控的研究較少。預(yù)計(jì)未來(lái)一段時(shí)間，該領(lǐng)域研究將以生物化學(xué)和生物分子學(xué)角度為重點(diǎn)。

通過文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)分析，掌握植物在逆境脅迫下褪黑素對(duì)其生理生化機(jī)制影響。但是有關(guān)褪黑素與其他激素的關(guān)系和相關(guān)基因表達(dá)方面還需進(jìn)一步研究。