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2025 , Vol. 31 >Issue 16: 76 - 81

DOI: https://doi.org/10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.16.017

生物资源·利用

基于CiteSpace的植物遗传转化研究热点与趋势分析

  • 曹佳露 ,
  • 闫艳秋 ,
  • 代金玲 ,
  • 白玉娥
展开
  • 内蒙古农业大学林学院，内蒙古 呼和浩特 010019
白玉娥（1968—），女，内蒙古通辽人，博士，教授，从事林木遗传育种研究。

曹佳露（2002—），女，内蒙古乌海人，从事林木遗传育种研究。

Copy editor: 胡立萍

收稿日期: 2024-12-19

  网络出版日期: 2025-08-28

基金资助

国家自然科学基金项目(32360402)

内蒙古自然科学基金项目(2022MS03037)

收起

Analysis of research hotspots and trends of plant genetic transformation based on CiteSpace

  • CAO Jialu ,
  • YAN Yanqiu ,
  • DAI Jinling ,
  • BAI Yu’e
Expand
  • Forestry College of Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot 010019, China

Received date: 2024-12-19

  Online published: 2025-08-28

Fold

摘要

为了解植物遗传转化的研究热点及趋势，本研究以1982年1月1日—2024年10月21日中国知网数据库收录的413篇植物遗传转化相关文献为样本，利用CiteSpace软件对其发文量、发文期刊、研究机构、作者、关键词等进行可视化分析。结果表明，1982—1996年为探索期，年均发文量1.6篇；1996—2010年为增长期，年均发文量15.7篇；2010—2024年为下降期，年均发文量12.2篇。发文量较多的期刊包括《分子植物育种》《生物技术通报》和《安徽农业科学》等；发文量较多的机构是西北农林科技大学园艺学院和东北林业大学林木遗传育种国家重点实验室，发文量分别为8和6篇；东北林业大学刘彩霞的发文数量最多，为6篇。机构合作和作者合作网络图谱的网络密度分别为0.002 4，0.003 3，说明各机构及作者均须进一步加强交流合作。关键词研究热点主要集中在植物表达载体、农杆菌和植物；关键词主要聚集为两大类，以植物为聚类标签，包括番茄、药用植物、玉米、烟草、马铃薯和拟南芥等；以生物技术为聚类标签，包括植物表达载体、植物遗传转化、组织培养和抗生素等；1995—2006年突现基因枪、植物等6个关键词；2006—2020年突现植物表达载体等8个关键词；2021年突现关键词植物激素，该关键词可能是未来一段时间的研究热点。本文为植物遗传转化相关研究和实践提供参考。

关键词： 植物遗传转化; CiteSpace; 文献计量; 可视化分析

本文引用格式

曹佳露 , 闫艳秋 , 代金玲 , 白玉娥 . 基于CiteSpace的植物遗传转化研究热点与趋势分析[J]. 安徽农学通报, 2025 , 31(16) : 76 -81 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.16.017

Abstract

To explore the research hotspots and trends in plant genetic transformation, this study analyzed 413 relevant articles from the CNKI database from January 1, 1982, to October 21, 2024, using CiteSpace software. The analysis included visual representations of publication volume, sources, research institutions, authors, and keywords. The results showed that the period from 1982 to 1996 was an exploratory phase, with an average annual output of 1.6 articles; 1996 to 2010 marked a growth phase, with an average of 15.7 articles per year; and 2010 to 2024 saw a decline, with an average of 12.2 articles annually. Journals with higher publication volumes included Molecular Plant Breeding, Biotechnology Bulletin, and Anhui Agricultural Sciences. The institutions with the most publications were the College of Horticulture at Northwest A&F University and the State Key Laboratory of Tree Genetics and Breeding at Northeast Forestry University, with 8 and 6 articles, respectively. Liu Caixia from Northeast Forestry University had the highest number of publications, totaling 6 articles. The network density of institutional and author collaboration networks was 0.002 4 and 0.003 3, respectively, indicating a need for stronger communication and cooperation among institutions and researchers.Research hotspots primarily focused on plant expression vectors, Agrobacterium, and plants. Keywords were clustered into two major categories: one labeled plants, including tomato, medicinal plants, corn, tobacco, potato, and Arabidopsis; and the other labeled biotechnology, encompassing plant expression vectors, plant genetic transformation, tissue culture, and antibiotics. From 1995 to 2006, burst keywords included gene gun and plants, among 6 others; from 2006 to 2020, burst keywords included plant expression vectors and 8 others; in 2021, the burst keyword plant hormones emerged, which may represent a future research focus. This study provides a reference for related research and practices in plant genetic transformation.

Key words： plant genetic transformation; CiteSpace; bibliometrics; visual analysis

植物遗传转化技术是利用基因工程手段将外源基因导入植物基因组并获得新性状的完整植株。与将整条染色体转移进行杂交的常规杂交技术相比，植物遗传转化技术将一小段特异性基因进行转移，其具有更高的选择性。目前，该技术已成为植物分子生物学和功能基因组学研究中不可或缺的技术，是探究基因功能和开展遗传育种的重要手段[1-2]。植物遗传转化方法主要包括农杆菌介导法、聚乙二醇（PEG）介导法、脂质体介导法、基因枪法、花粉管通道法和超声波法等[3-4]。植物遗传转化技术已广泛应用于模式植物、农作物和园艺植物，以调控功能基因表达和获得优良品种[5-6]。
CiteSpace是一种文献可视化分析软件，通过数据可视化来呈现科学知识的结构、规律和分布情况，广泛应用于多个领域的热点、前沿和趋势研究[7]。Yardibi等[8]、魏明月等[9]和吴发亮等[10]利用CiteSpace软件分别对动物育种价值、八角莲和亚麻籽的研究热点与趋势进行分析。Xu等[11]利用该软件研究了AI在生物技术和应用微生物学中的应用。目前，有关植物遗传转化相关文献的可视化分析较少。本研究利用CiteSpace软件对该领域相关文献进行可视化分析，分析植物遗传转化的研究热点及其发展趋势，为植物遗传转化相关研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 数据来源

以中国知网为数据来源，以“植物遗传转化”为主题检索词，“学术期刊”为检索大类，检索时间为1982年1月至2024年10月21日，经过手动删除无关文献以及软件去重处理，最终获得413篇有效文献，采用Refworks格式导出。

1.2 实验方法

利用CiteSpace软件（6.4.R1版本）对文献发表时间、作者、机构、关键词情况进行信息采集和可视化分析。可视化时间节点选择1982年1月至2024年12月，时间切片为1 a，节点类型为机构、合作作者、关键词，其余设置均为系统默认。可视化网络图谱节点代表研究机构、作者、关键词元素，而节点间的连接线代表合作、共现关系。

2 结果与分析

2.1 发文量

发文数量能够表现出该领域在一定时间内的发展趋势。由图1可知，植物遗传转化主题文章发文量随年度变化总体分为三个阶段：第一阶段为探索期（1982—1996年），其间关于植物遗传转化研究的发文量较少，年均发文量1.6篇，研究正处于起步阶段。第二阶段为增长期（1996—2010年），该阶段发文量呈快速增长趋势，年均发文量15.7篇；在2009和2010年，发文量达到峰值，为29篇。第三阶段为下降期（2010—2024），此阶段发文量总体呈下降趋势，但该阶段发文数量仍多于探索期，年均发文量为12.2篇。
图1 1982—2024年发文数量情况

2.2 发文期刊

对文献发表期刊进行分析，发现该研究领域的成果在180多个期刊发表。统计发文量≥6篇的期刊，结果如表1所示。植物遗传转化相关研究文献发表量前3的期刊分别是《分子植物育种》《生物技术通报》和《安徽农业科学》，篇数分别为28、18和17篇，占发文量总数的6.78%、4.36%和4.12%。
表1 发表文献数量6篇及以上的期刊
序号 期刊名称 发文量/篇
1 分子植物育种 28
2 生物技术通报 18
3 安徽农业科学 17
4 华北农学报 12
5 中国农学通报 12
6 中国生物工程杂志 8
7 农业生物技术学报 7
8 东北农业大学学报 7
9 植物生理学通讯 7
10 西南农业学报 6
11 热带作物学报 6

2.3 发文机构

2.3.1 发文机构发文量

发文量≥4篇的机构如表2所示。发文量最多的机构是西北农林科技大学园艺学院（8篇），主要研究了阔叶猕猴桃GalDH基因[12]、苹果PGIP基因[13]、辣椒ML基因[14]、白菜orf224基因[15]和鲑鱼降钙素基因[16]等多个基因的遗传转化。其次为东北林业大学林木遗传育种国家重点实验室（6篇），构建了拟南芥AP3[17] 、CYCD2；1[18]、AtP1[19]、CYCD3；1[20] 、PAP1[21]基因的植物表达载体，并在烟草中进行遗传转化。吉林农业大学农学院、吉林省农业科学院、东北农业大学生命科学学院、福建农林大学园艺学院、浙江大学蔬菜研究所、中国科学院新疆理化技术研究所和中国农业科学院生物技术研究所发文量均为4篇。
表2 发文量4篇及以上的机构
序号 机构 发文量/篇
1 西北农林科技大学园艺学院 8
2 东北林业大学林木遗传育种国家重点实验室 6
3 吉林农业大学农学院 4
4 吉林省农业科学院 4
5 东北农业大学生命科学学院 4
6 福建农林大学园艺学院 4
7 浙江大学蔬菜研究所 4
8 中国科学院新疆理化技术研究所 4
9 中国农业科学院生物技术研究所 4

2.3.2 发文机构合作关系

机构合作网络图谱如图2所示，共有节点443个，连线223条，网络密度为0.002 4，总体密度较低，需加强机构间的合作。分析图谱可知，以中国科学院新疆理化技术研究所为中心的机构合作网络较为密切，该合作网络包括中国科学院大学、新疆农业科学院经济作物研究所、吉林农业大学生命科学学院等14个机构。以甘肃农业大学农学院、内蒙古师范大学生命科学与技术学院、吉林省农业科学院为核心的合作网络中分别包括9、8、7家机构。
图2 机构合作网络图谱

2.4 发文作者

2.4.1 作者发文量

发文量≥4篇的作者如表3所示，共发表论文28篇，占总量的6.78%。其中东北林业大学刘彩霞发文数量最高，为6篇；其次是代丽娟和曲冠证，发文量均为5篇。
表3 发文量4篇及以上的作者
序号 作者 所属机构 发文量/篇
1 刘彩霞 东北林业大学 6
2 代丽娟 东北林业大学 5
3 曲冠证 东北林业大学 5
4 刘轶 东北林业大学 4
5 季静 天津市天大天福生物技术有限公司 4
6 田志宏 长江大学 4
7 何勇 长江大学 4

2.4.2 作者合作关系

作者合作网络图谱如图3所示，共有节点660个，节点间连线718条，网络密度为0.003 3。主要存在11个作者合作网络。以刘彩霞为核心的作者合作网络主要研究方向为拟南芥基因表达载体的构建以及其在烟草中的遗传转化[17-21]。同时还有以王爱萍、季静、宋广树、卢钢、张军、唐克轩等为核心的作者合作网络，这些有合作关系的作者大多为同一机构。进一步说明需加强机构间的合作。
图3 作者合作网络图谱

2.5 关键词

2.5.1 关键词热点

通过关键词分析可以快速了解该领域的研究内容和研究热点。出现频次≥9的关键词及其中介中心性如表4所示。排名前5的关键词分别是遗传转化、植物表达载体、农杆菌、植物以及烟草。除去检索词植物和遗传转化，植物遗传转化的研究热点是植物表达载体、农杆菌以及烟草。关键词共现网络图谱如图4所示，关键词节点数量为508个，节点间连线1 314条，网络密度为0.010 2，表明关键词共现关系较强。
表4 频次9次及以上的关键词
序号 关键词 频次 中介中心性 出现年份
1 遗传转化 271 1.54 1995
2 植物表达载体 38 0.09 2002
3 农杆菌 35 0.08 1999
4 植物 23 0.05 1995
5 烟草 23 0.06 2002
6 根癌农杆菌 22 0.03 1992
7 水稻 17 0.04 1998
8 番茄 15 0.01 2002
9 拟南芥 15 0.05 2007
10 组织培养 14 0.01 2003
11 转化 13 0.05 1992
12 玉米 12 0.01 2000
13 基因工程 12 0.00 1997
14 植物遗传转化 12 0.05 1988
15 农杆菌介导 12 0.04 2000
16 大豆 11 0.02 2008
17 毛状根 9 0.02 2000
18 转基因 9 0.04 2001
19 再生体系 9 0.01 2003
图4 关键词共现网络图谱

2.5.2 关键词聚类图谱分析

关键词聚类分析发现，共产生26个聚类，选取规模较大的前10名聚类得到关键词聚类图谱（图5）和聚类信息（表5）。聚类系数（Q）和平均轮廓值（S）是评估聚类效果的2个核心指标[22]。本研究中，Q=0.557 6>0.3，表明聚类结果较显著；S=0.894>0.7，表明聚类结果效率较高且有说服力。最大的聚类是#0番茄，节点数为99，平均轮廓值达0.933；最小的是#9拟南芥，节点数为27，平均轮廓值为0.902。
图5 关键词聚类图谱
表5 关键词聚类信息
聚类号 聚类标签 节点数 平均轮廓值 主要时间 各聚类中排序前五的关键词
#0 番茄 99 0.933 2010 番茄、遗传转化、载体构建、棉花、植物表达载体构建
#1 药用植物 50 0.909 2004 药用植物、ri质粒、毛状根、转化、农杆菌
#2 植物表达载体 47 0.801 2008 植物表达载体、根癌农杆菌、转基因、单子叶植物、不定芽
#3 植物遗传转化 40 0.897 2006 植物遗传转化、纳米基因载体、植物、抗逆性、叶绿体基因工程
#4 玉米 37 0.851 2012 玉米、农杆菌介导、小麦、转基因株系、大豆
#5 烟草 35 0.895 2010 烟草、反义基因、白菜、基因表达、表达载体
#6 马铃薯 34 0.939 2007 马铃薯、转基因植物、遗传转化体系、植物激素、抗旱性
#7 组织培养 33 0.838 2008 组织培养、再生体系、外植体、基因组、石斛属
#8 抗生素 31 0.888 2009 抗生素、愈伤组织、植物基因工程、正交实验、直接遗传转化
#9 拟南芥 27 0.902 2012 拟南芥、盐生植物、耐盐性、RNA干扰、DNA重组
结合图5和表5数据，可将聚类结果分成两大类：第一类包括#0番茄、#1药用植物、#4玉米、#烟草、#6马铃薯和#9拟南芥，均以植物为聚类标签，研究方向主要为遗传转化方法、载体构建、植物激素以及植物性状；第二类包括#2植物表达载体、#3植物遗传转化、#7组织培养和#8抗生素，研究方向集中在生物技术方面，探究植物遗传转化表达载体以及材料的选择。

2.6 关键词突现性

关键词突现性图谱主要呈现关键词频次的突减、突增情况，以反映一定时期内被研究人员特别关注的热点[23]。突现性排名前15的关键词如图6所示。对突现词进行分析，可将该领域研究过程分为3个阶段，具体如下。
图6 关键词突现性图谱
第一阶段（1995—2006年），该阶段存在6个突现词，分别是基因枪、植物、ri质粒、转化、药用植物和表达载体，表明该阶段研究人员主要围绕遗传转化方法、载体及受体3个方面开展植物遗传转化研究。
第二阶段（2006—2020年），该阶段存在8个突现词，且这些突现词在图上表现出了交替突现、不断推进的特点，表明此时该研究领域的研究热点层层递进，主要围绕遗传转化材料开展研究。此阶段，突现强度最强的关键词为植物表达载体，突现强度为6.03，表明该关键词迅速突现，是2007—2011年的研究热点。
第三阶段（2021—2024年），关键词植物激素在2021年突现。该阶段部分学者研究不同激素种类和配比对遗传转化效率的影响，另有学者通过构建激素相关基因的表达载体进行遗传转化，分析转基因植株的表型和生理变化，探讨目的基因对植物激素水平和生长发育的影响。根据突现趋势，该关键词可能在未来持续突现，成为未来一段时间的研究热点。

3 结论

本研究以1982年1月1日至2024年10月21日中国知网收录的413篇植物遗传转化相关文献为样本，利用CiteSpace软件对其文献的发文量、发文期刊、发文机构及作者、关键词等进行可视化分析，得出以下结论。
（1）1982—2024年，该研究领域的文献发文量呈先上升后下降的趋势，主要分为探索期（1982—1996年），增长期（1996—2010年）和下降期（2010—2024年）3个阶段；2009和2010年发文量达峰值。发表量前3的期刊分别是《分子植物育种》《生物技术通报》和《安徽农业科学》。
（2）发文量>4篇的机构有9所，其中，西北农林科技大学园艺学院和东北林业大学林木遗传育种国家重点实验室发文量较多；作者中以刘彩霞发文量最多；发文机构与作者之间均需进一步加强合作交流。
（3）关键词热点分析表明，植物遗传转化研究热点主要集中在植物表达载体、农杆菌和农作物。关键词聚类结果显示，以植物为聚类标签时，该领域相关研究主要包含遗传转化方法、载体构建、植物激素和植物性状4个方向；以遗传转化相关生物技术为标签时，则重点探究遗传转化表达载体和材料的选择。关键词突现结果表明，1995—2006年，该领域的转化方法中基因枪法使用较多，药用植物的遗传转化研究较为热门。2006—2020年，农杆菌介导法因其独特优势逐渐取代基因枪法，成为植物遗传转化中更为常用的方法；植物激素可能成为未来研究热点。
综上，本研究通过对植物遗传转化相关研究文献进行可视化分析，展现了该领域的知识结构和发展路径，为相关科研实践提供参考。随着植物遗传转化领域研究的持续深入与拓展，可以通过整合更先进的计量分析技术与智能化算法模型，实现对文献数据的深度挖掘与精准解析，为植物遗传转化领域的科研决策提供参考。

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