植物組織培養中塊莖與塊根誘導研究進展
——基于文獻計量學分析

羅曉錚趙春曉蘇秀紅賈秧秧董誠明

(1.河南中醫藥大學藥學院，河南 鄭州 450046；2.河南中醫藥大學呼吸疾病診療與新藥研發河南省協同創新中心，河南 鄭州 450046)

前言

植物的塊根主要是由不定根或側根發育而成，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，肉質肥大，與塊根相似，但有很短的節間，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濟器官，具有較高的食用及藥用價值[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、藥用及經濟價值。但是這些植物長期用塊莖或塊根進行無性繁殖，導致病毒感染嚴重，產量降低，種質退化[3]。如，半夏長期利用塊莖和珠芽進行營養繁殖，導致病毒逐年積累，病害嚴重[4]；地黃長期用塊根進行無性繁殖，使其病毒感染嚴重，通常田間感染率高達100%[5]。利用莖尖脫毒培養技術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小、成活率低、育苗周期長，運輸極不方便[6]。因此為了加快繁殖速度，降低生產成本，提高塊莖與塊根的產量，加速作物脫毒技術工業化進程，建立高效的塊莖與塊根誘導技術是必不可少的。通過搜索發現，我國已有很多研究開始利用不同的誘導方法促進塊莖與塊根的形成和膨大，如在培養基內加入不同濃度的外源激素[7,8]、蔗糖[9,10]，改變光照強度和時間[11,12]、溫度[13]等；且這些誘導技術對部分植物的塊根或塊莖誘導取得較好成果，如半夏組織培養中小塊莖增殖快、篩選方便、萌發率高，用其作為制作人工種子的繁殖體，可攻克以體細胞胚為繁殖體存在的誘導增殖慢、篩選難、萌發率低等難題，從而具有應用于生產的實際可行性[14]。文獻計量分析法是集數學、統計學、文獻學為一體，能多角度地分析文獻研究的理論發展與實際進展，以探索出研究的熱點，為相關研究領域的科研人員更好掌握研究的動態與熱點提供參考[15]。本文采用文獻計量學的方法了解植物組織培養中塊莖和塊根誘導的研究進展，對建立高效的塊莖和塊根誘導技術具有重要的指導意義，也為在該領域的后續研究提供科學依據。

1 資料與方法

1.1 數據來源

本文通過CNKI全文數據庫(中國知網)、中文科技期刊數據庫(維普網)、中國學術期刊數據庫(萬方數據)，對“塊莖誘導”和“塊根誘導”進行主題詞搜索，限定時間為建庫至2020年12月，獲取與植物組織培養中塊莖與塊根誘導相關的全部文獻。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、會議論文15篇、其它論文15篇。

1.2 研究方法

本文采用文獻計量學的方法對植物組織培養中塊莖與塊根誘導的發文數量、關鍵詞、植物種類、文獻期刊、期刊分布、機構等進行數據分析，EXCEL軟件繪制圖表。

2 結果

2.1 發文趨勢研究

本文對匯總的601篇文獻進行分析，其中最早關于塊莖誘導的文章由梁厚果1982年發表于《Journal of Integrative Plant Biology》[16]。本文對每5a的發文數量進行統計，由圖1、2可以看出，關于植物組織培養中塊莖與塊根誘導的文章始于1982年，其中，2000年前一共有26篇，在此期間內，研究者對植物塊莖與塊根的誘導關注相對較少，該產業還處于萌芽期。2000年后，發文數量增長迅速，2000—2020年共發表575篇文章，且在2010—2015年期間發文數量達到了峰值。

圖1 我國在該領域發文量趨勢圖

圖2 我國在該領域每5a發文量

2.2 研究熱點分析

2.2.1 關鍵詞分析

我國在植物組織培養誘導中塊莖與塊根誘導的研究中，關鍵詞出現頻率較高的有“馬鈴薯”(148次)、“塊莖”(120次)、“組織培養”(110次)、“半夏”(81次)等，這說明我國的研究者們在該領域對馬鈴薯、半夏的研究較多，并將出現頻次大于2的關鍵詞進行可視化分析(見圖3)。

圖3 關鍵詞出現次數排名

2.2.2 植物分布研究

統計的601篇文獻中，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的馬鈴薯生產國，馬鈴薯在我國的農業生產和糧食安全中占據重要地位[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中藥材，具有鎮咳、祛痰、鎮痛、提高記憶等療效，具有很好的發展前景。

圖4 我國在該領域所研究植物所占比例

2.3 期刊及影響因子分析

2.3.1 期刊發文量分析

所統計的601篇文獻中共有291篇文獻發表在144種期刊上，發文數量最多的期刊是《中國馬鈴薯》和《北方園藝》，這2個期刊從1982年至今在該領域均發表16篇文章，占總文章的2.73%，其余3個期刊分別是《植物生理學報》(12篇)、《安徽農業學報》(11篇)、《江蘇農業科學》(8篇)，見圖5。

圖5 我國在該領域排名前5的期刊發文數量

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定量指標，通常期刊的影響因子越高，期刊的學術影響力越大。統計顯示，601篇文獻中共有144種期刊，其中《生態學報》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《生態學報》、《中國農業科學》、《中草藥》、《中國中藥雜志》、《作物學報》、《草業科學》、《核農學報》、《植物學通報》、《植物生理學報》、《園藝學報》，其影響因子及排名如圖6。

圖6 我國在該領域排名前10的期刊及其影響因子

2.4 發文機構分析

本文對601篇論文的發文機構進行分析，發現發表論文數量最多的機構是華中農業大學，從1982年至今共發表了43篇文章，其次依次是甘肅農業大學(23篇)、南京農業大學(17篇)、河南師范大學(12篇)、西南大學(12篇)、淮北師范大學(11篇)、浙江大學(10篇)、浙江理工大學(10篇)、湖南農業大學(9篇)、四川農業大學(8篇)，具體發表論文的數量及所占比列如圖7所示。通過對數據匯總分析可知，華中農業大學關于馬鈴薯和半夏的研究較多；甘肅農業大學、浙江大學和湖南農業大學主要研究對象是馬鈴薯；河南師范大學主要圍繞山藥和地黃進行研究，其中山藥占比較大；西南大學、淮北師范大學和浙江理工大學關于半夏的研究較多。

圖7 排名前10的機構發文量

3 討論

我國第1篇關于植物組織誘導培養中塊莖與塊根誘導的文章在1982年發表，這是研究者對該領域探討的起點，表明研究者開始意識到建立一套高效的塊莖與塊根誘導技術的重要性。至2000年以來，發表文章增多，共發表了575篇文章，比2000年以前多出549篇，占總文章的95.67%。這表明我國關于該領域的研究在前20a內打破了瓶頸迅速發展，取得了較好成果。據數據顯示，我國關于該領域的發文數量在2010—2015期間達到了最大值，共發表了175篇文章，平均每年發表文章數量高達35篇，這表明我國的研究者們對植物組織培養中塊莖與塊根誘導的研究非常關注。

我國關于植物組織培養中塊莖與塊根誘導的研究中，所研究的植物高達48種，其中藥用植物有29種，在所有關于該領域的文章中，關于馬鈴薯塊莖誘導的文章占總植物種類的42.41%，關于半夏塊莖誘導的文章占總植物種類的23.21%，關于山藥塊莖誘導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]等進行了馬鈴薯的塊莖誘導，該文中研究者開始嘗試用遮光的條件誘導馬鈴薯的氣生塊莖。隨后，研究者對馬鈴薯的塊莖誘導研究較為關注且比較深入，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，還未取得明顯進展，仍有很大發展空間。

我國在植物組織中塊莖與塊根誘導的研究中已經取得了明顯成果。如，研究者篩選出了誘導黃獨微型塊莖形成的植物生長調節劑單獨使用和組合使用的適宜濃度，為黃獨微型塊莖的離體誘導形成及工業化生產奠定基礎[19]；在山藥塊莖的誘導中，NAA與2,4-D組合中，二者濃度都為0.5mg·L-1時誘導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的誘導效果最好，其誘導率高達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培養基中，試管塊莖的誘導率最高為66.67%。這些結果表明，我國在該領域發展較快，熱度較高。

該領域的發文機構和作者分布方面，我國主要研究機構為高校，其中農業大學的貢獻更為突出。綜上，通過對植物組織培養中塊莖與塊根誘導研究的文獻計量學分析，可使研究者對當前植物組織培養中塊莖與塊根誘導的研究現狀和研究熱點有一個更系統性地了解，在后續的研究中能夠更加明白研究方向，有的放矢，避免浪費人力、物力、財力。