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2025 , Vol. 31 >Issue 21: 50 - 56

DOI: https://doi.org/10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.21.011

经济作物

基于CiteSpace的番茄非生物胁迫研究热点及前沿分析

  • 王晨龙 ,
  • 程婉馨 ,
  • 周莹莹 ,
  • 姑丽皮热·艾尼瓦尔 ,
  • 刘贞
展开
  • 伊犁师范大学生物科学与技术学院，新疆 伊犁 835000
刘 贞（1992—），女，新疆伊宁人，博士，讲师，从事园艺植物生物防治研究。

王晨龙（2002—），男，河南平顶山人，从事作物病虫害生物防治研究。

Copy editor: 胡立萍

收稿日期: 2025-02-08

  网络出版日期: 2025-11-12

基金资助

伊犁师范大学大学生创新创业训练计划项目(S202410764045)

伊犁师范大学博士引进科研启动基金(2023RCYJ04)

收起

Analysis of research hotspots and frontiers in tomato abiotic stress based on CiteSpace

  • WANG Chenlong ,
  • CHENG Wanxin ,
  • ZHOU Yingying ,
  • GULIPIRE Anwar ,
  • LIU Zhen
Expand
  • College of Biological Science and Technology, Yili Normal University, Yili 835000, China

Received date: 2025-02-08

  Online published: 2025-11-12

Fold

摘要

本文利用CiteSpace软件，对1990—2024年Web of Science （WOS）数据库收录的3 634篇和中国知网（CNKI）数据库收录的550篇番茄非生物胁迫相关文献进行发文量、发文机构、关键词和突现词分析，探究该领域的研究热点及前沿。结果表明，2004年开始，番茄非生物胁迫研究呈阶梯式增长；西北农林科技大学是发文量较多的机构，WOS数据库和CNKI数据库的发文量分别为99和51篇。关键词主题分析表明，该领域的研究主要聚焦于盐胁迫、温度胁迫等非生物胁迫下的应答机制及基因表达等方面。CNKI数据库和WOS数据库的关键词分别形成12、13个聚类，均包括番茄在非生物胁迫下的生长表现和产量损失、番茄在非生物胁迫下的分子机制和番茄应对非生物胁迫的生理响应及策略3个大类。时间线映射显示，CNKI数据库相关研究在2015年后形成以褪黑素和亚精胺为核心的紧密聚类；WOS数据库相关研究在2020年后以全基因组鉴定和盐碱抗性为核心，侧重分子层面上抗逆基因的挖掘。突现词分析发现，该领域研究热点正从耐盐性转向低温胁迫；而关键词“多样性”表明，未来将聚焦于多胁迫交叉抗性与抗逆种质资源的发掘。本文为深入开展番茄抗逆性研究提供参考。

关键词： 番茄; 非生物胁迫; 抗逆种质资源; 发文量; 突现词

本文引用格式

王晨龙 , 程婉馨 , 周莹莹 , 姑丽皮热·艾尼瓦尔 , 刘贞 . 基于CiteSpace的番茄非生物胁迫研究热点及前沿分析[J]. 安徽农学通报, 2025 , 31(21) : 50 -56 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.21.011

Abstract

The CiteSpace software was used to analyze 3 634 articles on tomato abiotic stress from the Web of Science (WOS) database and 550 articles from the China National Knowledge Infrastructure (CNKI) database (1990—2024) in terms of publication output, contributing institutions, keywords, and burst terms, aiming to explore research hotspots and frontiers in this field. The results showed that research on tomato abiotic stress has exhibited a stepwise growth trend since 2004. Northwest A&F University is a leading institution in terms of publication output, with 99 articles in WOS and 51 in CNKI. Thematic analysis of keywords revealed that research in this field mainly focuses on response mechanisms and gene expression under abiotic stresses such as salt stress and temperature stress. The keywords from the CNKI and WOS databases formed 12 and 13 clusters, respectively, all including 3 major categories: tomato growth performance and yield loss under abiotic stress, tomato molecular mechanisms under abiotic stress, and physiological responses and strategies for coping with tomato abiotic stress. Timeline mapping indicated that research in CNKI formed a tight cluster centered on melatonin and spermidine after 2015, while research in WOS focused on genome-wide identification and saline-alkali resistance after 2020, with an emphasis on mining stress-resistant genes at the molecular level. Burst term analysis revealed that research hotspots are shifting from salt tolerance to low-temperature stress, and the newly emerging keyword “diversity” suggested that future research will focus on cross-resistance to multiple stresses and the exploration of stress-resistant germplasm resources. The findings of this study provide a reference for in-depth research on tomato stress resistance.

Key words： tomato; abiotic stress; stress-tolerant germplasm resources; publication output; burst term

番茄是茄科茄属一年生草本植物，其果实口感酸甜、营养价值高，深受广大消费者的喜爱 [1-2]。新疆地区番茄种植面积较广，番茄生产加工规模稳定[3-4]。然而，番茄在生长过程中会遭受各种不良环境胁迫，如干旱、寒冷、盐分和高温等，为应对胁迫，植物进化出复杂的胁迫响应策略，包括转录因子、信号通路、热激蛋白和防御通路等[5]。
研究表明，过度胁迫可能会对番茄生长造成不利影响，造成经济损失[6-7]；但适度的胁迫能够改善其营养品质，例如，增加番茄中可溶性固形物、维生素C以及番茄红素的含量[8-9]。因此，深入探究作物响应胁迫的生理和分子机制，对提升其产量具有重要的现实意义。番茄面临的非生物胁迫主要包括土壤盐碱化、干旱、农药药害、高温、冷害、水涝和重金属污染等[10]。在干旱胁迫下，植物的细胞分裂和生长会受到阻碍，气孔开度会变小，光合作用也会随之减弱，甚至还会出现叶片萎蔫的现象[11]。温度胁迫作为非生物胁迫中的关键类型，深刻影响着植物的生命活动。在正常状态下，植物体内代谢物的合成与分解始终维持着动态平衡。然而，一旦温度有所波动，植物便会迅速做出响应，从分子、细胞，到生理与生化等多个维度产生一系列变化。这些变化进一步引发代谢产物的改变，使植物能够敏锐感知外部环境的变化，从而尽可能地适应新的环境条件[12-13]。
文献计量学可通过对数据库文献的深度挖掘，精准呈现研究领域的现状特征与趋势动态，不过在番茄非生物胁迫研究中，该方法的应用有待进一步深入。因此，本文筛选1990—2024年Web of Science数据库（3 634篇）和中国知网数据库（550篇）的相关文献，利用CiteSpace软件分析其发文量、关键词、发文机构等，以探究番茄非生物胁迫的研究热点与前沿，为该领域的发展提供参考。

1 材料与方法

1.1 文献来源

本文分析文献分别来源于Web of Science（WOS）数据库以及中国知网（CNKI）数据库。WOS文献检索主题设置为“tomato and abiotic”，时间范围为1990年12月31日至2024年12月31日，共检索3 634篇番茄非生物胁迫领域的相关文献；CNKI检索主题为“番茄”和“非生物胁迫”时间范围为1990年12月31日至2024年12月31日，共检索550篇相关文献。

1.2 研究方法

CiteSpace软件是一款基于Java的应用程序，通过可视化分析相关文献，呈现领域研究趋势及动态[14-15]。本研究采用CiteSpace（6.1.R6版本）、Excel 2016等软件对所选文献进行发文量、发文机构、关键词等可视化分析。CiteSpace功能区的参数设定如下：时间范围为1990年12月30日至2024年12月30日，时间切片长度为1 a；节点关联强度采用Cosine算法；图谱网络裁剪方式为最小生成树法、精简切片网络以及合并网络；其余参数保持默认[16-17]。

2 结果与分析

2.1 发文量

由图1可知，2004年开始番茄非生物胁迫研究呈阶梯式增长；其中2020—2024年WOS年均发文量突破180篇。这一趋势可能与极端天气频发以及分子生物学技术的广泛应用高度相关，反映该领域的现实需求与技术支撑的双重驱动。
图 1 1990—2024年文献的分布情况

2.2 发文机构

由表1可知，WOS数据库机构发文量排名前3的分别为西北农林科技大学、山东农业大学、南京农业大学，数量分别为99、91和87篇；CNKI数据库机构发文量排名前3的为西北农林科技大学、浙江大学、重庆大学，数量分别为51、38和34篇。
表1 1990—2024 年发文量前20名的机构
序号 CNKI数据库 WOS数据库
机构 数量/篇 机构 数量/篇
1 西北农林科技大学 51 Northwest A&F University 99
2 浙江大学 38 Shandong Agricultural University 91
3 重庆大学 34 Nanjing Agricultural University 87
4 南京农业大学 30 Chinese Academy of Agricultural Sciences 85
5 山东农业大学 29 Zhejiang University 78
6 东北农业大学 21 Chinese Academy of Sciences 75
7 甘肃农业大学 16 Huazhong Agricultural University 75
8 沈阳农业大学 15 China Agricultural University 64
9 华中农业大学 15 Università degli Studi di Napoli Federico II 60
10 西南大学 13 King Saud University 60
11 中国农业科学院 11 Consejo Superior de Investigaciones Científicas （CSIC） 52
12 扬州大学 11 National Research Council （CNR） 45
13 哈尔滨师范大学 10 University of California，Davis 43
14 湖南农业大学 9 Northeast Agricultural University 40
15 新疆农业科学院园艺作物研究所 8 Chongqing University 40
16 大连理工大学 7 Hainan University 38
17 东北农业大学园艺园林学院 6 Gansu Agricultural University 38
18 中国农业大学 6 Kyungpook National University 35
19 山西农业大学 5 Shenyang Agricultural University 35
20 重庆大学生物工程学院 5 Universitat Politècnica de València 35

2.3 关键词主题

出现频次高且中介中心性强的关键词，通常被视为某一领域的核心主题[18]。由表2可知，WOS数据库的gene expression（基因表达）、salt stress（盐胁迫）等关键词具有较高的中心性；CNKI数据库的转录因子、低温胁迫、盐胁迫等关键词中心性较高。说明该领域的研究主要聚焦于盐胁迫、温度胁迫等非生物胁迫下的应答机制及基因表达等方面。
表2 1990—2024年番茄非生物胁迫研究高频关键词
序号 CNKI数据库 WOS数据库
关键词 频次 中心性 关键词 频次 中心性
1 番茄 270 0.82 abiotic stress 1 014 0.03
2 盐胁迫 36 0.21 tomato 614 0.03
3 低温胁迫 35 0.24 arabidopsis 587 0.02
4 转录因子 30 0.29 tolerance 559 0.04
5 表达分析 30 0.11 plant 545 0.02
6 干旱胁迫 24 0.05 expression 529 0.03
7 基因表达 23 0.16 growth 520 0.03
8 辣椒 23 0.12 gene expression 475 0.04
9 高温胁迫 19 0.07 abscisic acid 434 0.04
10 逆境胁迫 14 0.13 salt stress 373 0.03
11 活性氧 13 0.10 arabidopsis thaliana 367 0.02
12 基因克隆 13 0.05 oxidative stress 359 0.03
13 功能分析 13 0.05 response 341 0.02
14 马铃薯 13 0.05 transcription factor 339 0.04
15 生长发育 13 0.04 gene 331 0.04

2.4 关键词聚类

如图2所示，在CNKI数据库中，番茄非生物胁迫研究的关键词包括12个聚类，聚类质量评价指标Q=0.593 9>0.3，S=0.882 2>0.7，说明聚类结构显著，结果可信[19]。依据主要关键词分析表明，该领域研究主要包括3个主题：（1）聚类#4（干旱）、#5（盐胁迫）、#7（生物胁迫）和11#（逆境胁迫），主要探究番茄在非生物胁迫下的生长表现和产量损失；（2）聚类#1（转录因子）、#2（基因表达）、#6（表达分析）和#9（基因家族），主要研究番茄在非生物胁迫下的分子机制；（3）聚类#3（褪黑素）、#8（乙烯）、#10（亚精胺），主要分析番茄应对非生物胁迫的生理响应及策略。
图2 1990—2024年CNKI数据库中关键词聚类分析
如图3所示，WOS数据库番茄非生物胁迫研究的关键词包括13个聚类，聚类质量评价指标Q=0.416 8>0.3，S=0.726 3>0.7，说明该聚类结构特征明显，所得结果可信度较高[19]。将紧密相关且相似的关键词聚类进行整合，发现该领域研究主要分为3个主题：（1）聚类#1、#10和#11，主要关注番茄在非生物胁迫下的生长表现和产量损失；（2）聚类#0、#2、#4和#7，主要关注番茄在非生物胁迫下的分子机制；（3）聚类#3、#5、#6、#8、#9和#12，主要关注番茄应对非生物胁迫的生理响应及策略。
图3 1990—2024年WOS数据库中关键词聚类分析

2.5 研究时间线映射

本研究通过CiteSpace生成被引文献分析图，选择关键词形成聚类然后利用LLR（对数似然比）算法进行时间线映射分析（图4～5）。以年份为横轴，每一个节点均对应被引用参考文献，引用频率越高，节点越大；连接各节点的线条，呈现了被引文献在时间维度上的演变轨迹，共被引强度越高，线条越粗[20-21]。由图4～5可知，CNKI数据库研究在2015年后形成以“褪黑素（#3）”和“亚精胺（#10）”为核心的紧密聚类，通过外源物质来缓解番茄所受的非生物胁迫的生理机制；而WOS研究在2020年后以“Genome-wide identification（全基因组鉴定）（#0）”和“Saline-alkali resistance（盐碱抗性）（#8）”为核心，更加侧重分子层面上抗逆基因的挖掘；相关文献形成生理调控与分子育种的互补格局，为跨区域合作提供方向。
图 4 1990—2024年CNKI数据库番茄非生物胁迫研究的时间线映射
图 5 1990—2024年WOS数据库番茄非生物胁迫研究的时间线映射

2.6 突现词

研究前沿是以突现词为基础，对其所处的文献进行分析[22-23]。如图6～7所示，CNKI数据库突现词数量较少，可能是因为数据库中所选文献较少。从图7的突现词强度与时间分布看，近年来，研究呈现两大转向：一是核心胁迫类型从盐耐受性转向为低温胁迫；二是多样性（diversity，2022—2024，新增突现）的出现，表明未来重点研究方向可能从单一胁迫应对转向多胁迫交叉抗性与抗逆种质资源筛选。
图 6 1990—2024年CNKI数据库关键词突现图
图7 1990—2024年WOS数据库关键词突现图

3 结论与讨论

在植物漫长的进化进程里，面对胁迫，植物逐步发展出一套繁杂且精细的应对机制。从生理层面看，植物能够积累可溶性糖、脯氨酸以及多种低分子量溶质之类的保护性物质，并且增强抗氧化酶的活性，以增强活性氧清除能力，进而提升对不良环境的耐受程度[24]。此外，在分子调控层面，转录调控、转录后修饰以及翻译后修饰等过程的协同作用，实现了对植物抗性的精准调控[25]。
外源物质调控是番茄应对非生物胁迫的重要手段，其中亚精胺（CNKI数据库中的聚类#10）的作用机制已得到较多验证，其能够促使内源多胺的积累量增加，强化植物的光合作用，帮助植物储备丰富的营养物质[26]。徐倩等[27]研究发现，外源喷施亚精胺，能够调节始花期，还能提高成花率，延长开花持续的天数。Li等[28]和山溪[29]研究表明，亚精胺通过激活番茄幼苗的谷氨酸脱氢酶途径，增强其氨基酸的转化功能，并推动了NH4 +-N的合成进程。
褪黑素（CNKI数据库中的聚类#3）作为一种生长调节剂和抗氧化剂，因其高抗氧化和缓解压力的特性而被广泛研究[30]。该物质可以调节番茄植株的种子发芽、幼苗健康指数、根系系统、叶片衰老、叶片光合作用、根际发生、矿物稳态、氧化还原平衡、抗氧化机制以应对非生物胁迫的响应；其还能借助直接路径（清除活性氧）以及间接路径（提升抗氧化酶活性、光合效率与代谢物含量），增强植物对胁迫的耐受能力[30]。此外，其还扮演着信号分子的角色，对与应激反应、抗氧化剂生成以及植物激素途径相关基因的表达进行调控[30-31]。研究表明，利用外源褪黑素处理番茄幼苗，在非生物胁迫环境下，能够促使幼苗体内渗透调节物质的含量增加，对多胺与一氧化氮的生物合成过程进行调节，缓解不良环境给植物细胞质膜造成的损害，进而提升植株的抗逆能力[32-33]。
突现词分析中的水杨酸（Salicylic acid，SA）和茉莉酸（Jasmonic acid，JA）均为植物体内关键的信号分子，主要功能是调控植物的防御反应与生长发育。研究表明，SA能够调控植物的生长发育进程，且在诱导植物各类抗逆反应中，也发挥着不可或缺的关键作用[34-35]。张雪蒙等[36]研究发现，采用外源SA处理，能够有效减轻NaCl胁迫对加工番茄幼苗造成的损害；在盐胁迫处理条件下，通过施加外源SA，番茄幼苗的叶绿素含量、叶片相对含水量以及脯氨酸含量均获得了不同程度的提升；同时，丙二醛含量、电解质渗透率以及过氧化氢（H₂O₂）含量则呈不同程度的下降。在植物体内，F-box蛋白COI1可感知JA，从而激活SCFCOI1-26S 蛋白酶体途径，促使JAZ蛋白降解[37-38]。bHLH型转录因子JIN1/MYC2/3/4作为JAZ蛋白的作用靶点，参与调控由茉莉酸介导的逆境响应过程[39]。
本文采用文献计量的方法对1990—2024年的WOS和CNKI两个数据库中关于番茄非生物胁迫领域文献产出情况进行了总结，并得出了以下结论。（1）番茄非生物胁迫研究自2004年开始发文量总体上呈逐年递增的趋势，发展方向多样且全面，不同机构之间的合作将更加密切。（2）随着渍害、重金属污染等各类非生物胁迫频发，番茄非生物胁迫已成为关注焦点，主要集中在4个方面：一是探究番茄在非生物胁迫下的生长表现和产量损失，包括各种非生物胁迫对番茄的根系、茎、叶、果实等部位的影响等；二是探究番茄对非生物胁迫的生理响应，主要包括渗透调节物的相关响应、抗氧化防御系统响应、激素表达水平的变化以及膜系统的相关响应；三是探究番茄响应非生物胁迫的分子机制，如热休克蛋白、泛素-蛋白酶体系统、NAC、AP2/EREBP、MYB、WRKY转录因子家族等的表达水平变化；四是探究应对番茄非生物胁迫的策略，亚精胺、褪黑素、SA和JA等多种方式可以缓解番茄在非生物胁迫下的损伤。

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