基于知识图谱法的我国紫薇属植物研究进展分析.pdf

第 43 卷第 2 期2024 年 2 月中 国 野 生 植 物 资 源Chinese Wild Plant ResourcesVol.43 No.2Feb.2024基于知识图谱法的我国紫薇属植物研究进展分析郝思文1，张冬林1，2*，文亚峰1，张文茜1，赵扬辉1（1.中南林业科技大学 风景园林学院，湖南 长沙 410004；2.美国佐治亚大学 园艺系，佐治亚 雅典 30602）摘要 目的：为了系统性梳理紫薇属研究进展，确定紫薇属未来研究趋势及方向。方法：基于中国知网数据库，利用CiteSpace工具，通过绘制知识图谱的方法，对近30年（1992 2021）紫薇属研究热点及发展趋势进行系统分析。结果：我国对于紫薇属植物研究起始于1990年代，可以划分为起步期（1992 2001年）、增长期（2002 2011年）、稳定期（2012 2021年）3个时间段。研究作者呈现“一主两副多组团”的合作网络布局，研究机构所处地区与紫薇属主要栽植区存在一定相关性。结论：未来关于紫薇属研究的热点将集中在小矮紧凑型紫薇选育、分子育种、新品种的产学研一体化研究、基因定位、规划设计导则等方面。关键词 紫薇属；研究热点；研究进展；知识图谱中图分类号：Q949 文献标识码：A 文章编号：1006-9690（2024）02-0052-07Analysis of Research Progress on Crape Myrtle(Lagerstroemia L.)in China Based on Bibliometric EvaluationHao Siwen1，Zhang Donglin1，2*，Wen Yafeng1，Zhang Wenqian1，Zhao Yanghui1（1.College of Landscape Architecture，Central South University of Forestry and Technology，Changsha 410004，China；2.Department of Horticulture，University of Georgia，Athens 30602，USA）Abstract Objective：The objective of this study was to systematically review the research progress in crape myrtle（Lagerstroemia L.）and identify future research trends and directions.Methods：Using knowledge mapping techniques，we conducted a systematic review of the research hotpots and development trends in crape myrtle over the past 30 years（1992 2021）.This analysis was carried out utilizing the China National Knowledge Infrastructure（CNKI）database and the CiteSpace tool.Results：Research on crape myrtle in China was initiated in the 1990s and was divided into three periods：the initiation period（1992 2001），the growth period（2002 2011），and the stable period（2012 2021）.A central-authority-with-two-subordinates pattern was observed in the collaboration network among research authors，forming multiple clusters.The geographic location of research institutions showed certain correlations with the primary cultivation areas of crape myrtle.Conclusion：Future research on the crape myrtle will focus on topics such as the breeding of dwarf and compact cultivators，molecular breeding，the integration of industry，academia and research in the development of new cultivators，gene mapping，and the formulation of planning and design guidelines.Key words Lagerstroemia L.；Research hotpots；Research progress；Knowledge mapping紫薇属（Lagerstoremia L.）植物原产于中国，具有品种多、花期长、花色艳丽、对环境适应能力强等特点1，是被广泛运用的重要夏季木本观赏植物。自唐代起，我国就开始盛栽紫薇2，截止目前，中国约有紫薇品种 300 种，按花色分为银色系、粉紫色系、红色系和复合花色 4 大品种群3。现有对于紫薇属的研究主要涵盖紫薇品种分类4、遗传多样性研究5、紫薇表型6及其控制基因研究7等方面。这doi：10.3969/j.issn.1006-9690.2024.02.009收稿日期：2022-09-26，录用日期：2024-01-08作者简介：郝思文（1993-），女，博士研究生，研究方向为园林植物与应用。E-mail：*通讯作者：张冬林（1963-），男，博士，教授，研究方向为园林植物与应用。E-mail：donglinuga.edu 52第 2 期郝思文，等：基于知识图谱法的我国紫薇属研究进展分析些研究从多视角对紫薇属进行探讨，虽然涵盖范围较广，但尚缺乏针对有关紫薇属研究成果与文献资料的系统性分析和总结。因此，有必要对紫薇属的研究现状进行总结，确定研究趋势和新的研究方向。文献计量分析作为一种数学和统计分析相结合的定量分析方法，通过分析已发表的科学文献来评估特定研究领域的发展趋势。该方法有助于研究人员快速掌握一个研究主题随时间的演变特征，提高科研工作效率。李祖政等8对景观生态学相关研究进行文献计量学分析，概括了其研究热点与趋势；Duan等9通过对国内外云衫属文献的知识图谱分析，总结归纳了云杉属相关研究热点及趋势；王琨等10通过文献计量学分析，概括了元宝枫在环保功效、主要成分与功能分析、神经酸提取利用等方面的研究进展。目前，尚未有针对紫薇属植物的文献计量学分析。本文以科学计量可视化软件 CiteSpace 为工具11，通过绘制知识图谱的方法对紫薇属植物的相关研究进行全面系统性综述，探讨其研究热点和发展趋势。关于紫薇属的系统性综述需要回答以下问题：（1）紫薇属相关研究热度如何随着时间变化？（2）主要研究方向及研究热点有哪些？（3）研究的发展脉络如何？本研究对未来紫薇属多样性研究、亲本选择、新品种培育、景观运用具有重要意义。1数据来源与研究方法1.1数据来源为保证研究的全面性，文章采用系统性综述方法对文献进行检索。在中国知网数据库以“紫薇”为关键词进行高级检索。文献类型勾选为“学术期刊”，来源类别为 SCI、EI、北大核心及 CSCD。截止 2023年 5月 8日，共检索到584篇文献。按照系统性综述方法，浏览上述 584 篇文献标题及摘要，筛选满足以下 3 个条件的文献进行知识图谱分析：（1）标题、摘要或关键词内包含“紫薇”；（2）研究方向为“植物科学”或“园艺”；（3）非综述类研究。文献筛选工作由2位研究人员同时进行，若有异议则由第3位研究人员进行最终确认。最终筛选得到符合上述标准的 270 篇文献进行文献计量学分析。1.2研究方法研究路径如图1所示。将筛选所得270篇文献以纯文本形式导出，运用CiteSpace 5.8.R2软件对所得数据进行如下可视化分析：（1）年发文量统计；（2）发文单位共现：分析发文作者所在单位间关系的一种分析；（3）主要作者及合作关系分析：以文章作者为分析对象，模拟分析对象之间的合作关系；（4）关键词共现分析：通过从标题、摘要或文本的其他地方提取关键词，建立共现关系；（5）关键词沿时间序列分析：将高频关键词按时间序列排列，用于分析研究热点演化。2结果与分析2.1年发文量分析由年发文量可知（图2），在过去的30年里，我国对于紫薇属植物的研究经历了从起步到爆发再到图 1基于知识图谱法的我国紫薇属研究进展分析研究框架Fig.1Research framework of Lagerstoremia L.research in China based on bibliometric evaluation 53中 国 野 生 植 物 资 源第 43 卷相对平稳的阶段。从年发文量上来看，2001 年以前，紫薇属植物相关发文量基本都在10篇以下，说明这一阶段学术界对紫薇属的研究关注度相对较弱。2001年开始，发文量显著增加，说明2001年是紫薇属相关研究的爆发年份。2011年，紫薇属年度发文量达到40篇，说明2011年是研究的热点年份。2011年以后，相关研究数量虽然出现小范围波动，但逐步趋于稳定，可以推测未来一段时间内，我国对于紫薇属植物的相关研究将进入平稳期。2.2发文单位共现利用 CiteSpace 生成发文机构共现图，结果显示，在 1992 2021年期间，我国共有 226家研究机构开展了关于紫薇属植物的研究，对其中发文量大于5的机构进行了进一步分析，结果见表1。累计发文量前4的研究机构分别为：北京林业大学园林学院、湖北省林业科学研究院、浙江省林业科学研究院、江苏省中国科学院植物研究所，这说明紫薇属相关研究热点地区与紫薇属主要栽植区具有一定的相关性（图3）。2.3主要作者及合作关系利用CiteSpace绘制研究作者共现图，主要形成了以张启翔-潘会堂-蔡明为关键节点的主要网络及以王晓明-李永欣-乔中全-曾慧杰和以王鹏-李亚-王淑安为节点的两个次要网络。同时，以纵伟-夏文水-崔宝良、王丹-骆建霞、罗庆怀-周莉等为中图 2我国紫薇属年发文量统计图Fig.2Annual distribution of Lagerstoremia L.research literature表1各机构发文量统计表Tab.1Statistics of the number of documents issued by each institution序号123456789101112发文机构北京林业大学园林学院湖北省林业科学研究院浙江省林业科学研究院江苏省中国科学院植物研究所江南大学食品学院国家花卉工程技术研究中心天津农学院园艺系新乡学院生命科学与技术系广东省林业科学研究院浙江农林大学信息工程学院中南林业科技大学聊城大学农学院累计发文量12118877666555开始年份200820042013201320042009200520122012201020102010图 3我国紫薇属研究发文机构共现图Fig.3Issuing organization co-occurrence map of Lagerstoremia L.research 54第 2 期郝思文，等：基于知识图谱法的我国紫薇属研究进展分析心节点的新兴网络正不断壮大，总体上形成了“一主两副多组团”的合作网络布局（图4）。2.4关键词共现关键词共现图见图5。图中连线表现关键词之间共词关系。将词频 5的整理为我国紫薇属植物研究热点统计表（表2）。剔除常见高频词汇“紫薇”“紫薇属”“园林植物”“运用”“植物学”并合并“大花紫薇”“大叶紫薇”等同类项后，发现近几年主要研究热点集中在“品种”“大花紫薇”“紫薇绒蚧”“滞尘能力”“植物配置”“紫薇花”“重金属”“叶片”“园林绿化”“光合特性”“紫薇梨象”“矮紫薇”“化学成分”等方面。分析可得：（1）现阶段，我国对于紫薇属植物的研究主要集中在品种选育、景观运用、病虫害防治等方面；（2）紫薇、大花紫薇是当前研究范围较广的两个种；（3）推测我国紫薇属新品种选育方向主要集中在花色、叶片、矮化等方面；（4）紫薇属景观运用的研究重点主要集中在滞尘能力及植物配置方面；（5）紫薇绒蚧、紫薇梨象是现阶段我国紫薇属植物病虫害防治研究的重点。2.5关键词沿时间序列排列将关键词按时间顺序整理得出紫薇属研究前沿时间序列分析图（图6）。结合年发文量统计的重要拐点，1992 2021年间，我国对于紫薇属植物的研究可分为：起步期（1992 2001年）、增长期（2002 2011 年）、稳定期（2012 2021 年）3 个时间段。1992 2001年间，我国对于紫薇属植物的研究热点主要集中在“紫薇绒蚧”“大花紫薇”“园林绿化”“扦插”“引种”“形态特征”等方面。2002 2011年间，我国对于紫薇属植物的研究热点主要集中在“品图 4我国紫薇属研究作者共现图Fig.4Co-author map of Lagerstroemia L.research of China表2我国紫薇属植物研究热点统计表Tab.2List of occurrence frequency of keywords in Lagerstoremia L.research序号12345678910111213关键词大花紫薇品种紫薇绒蚧滞尘能力植物配置紫薇花重金属叶片园林绿化光合特性紫薇梨象矮紫薇化学成分频度2214109877666655 55中 国 野 生 植 物 资 源第 43 卷图 6紫薇属研究前沿时间序列分析图Fig.6Time-line view of keywords in Lagerstoremia L.research图 5我国紫薇属植物研究关键词共现图Fig.5Key words co-occurrence map of Lagerstroemia L.research 56第 2 期郝思文，等：基于知识图谱法的我国紫薇属研究进展分析种”“大叶紫薇”“紫薇花”“植物配置”“紫薇梨象”“光合特性”“矮紫薇”“滞尘能力”“植物学”“化学成分”“滞尘能力”“亲缘关系”等方面。2012 2021年间，我国对于紫薇属植物的研究热点主要集中在“重金属”“叶片”“SSR”“育种”“叶绿素”“行道树”“耐盐性”“分子标记”“表达分析”等方面。可以推测，1992 2001年，我国对于紫薇属植物的研究处于起步阶段，主要针对扦插引种、紫薇绒蚧病虫害防治、景观运用等方面进行研究；2002 2011年，随着研究的深入以及居民对于观赏植物需求的增加，我国对于紫薇属植物的关注点逐渐集中到新品种培育、生理生化研究等方面，培育观赏性和抗性较强的矮化紫薇成为这一阶段的研究热点；2012 2021年，学者逐渐将研究重点拓展到遗传学相关研究上，这说明我国对于紫薇属植物的研究已从单一的运用导向逐渐过渡到了“运用+研究”导向，研究方向越来越深入与细化，研究体系越来越系统化。可以推测，未来一段时间内，我国对于紫薇属植物的研究将继续多元化、系统化的发展，紫薇属植物物种分布模拟、全基因组测序等将会是未来一段时间内的研究重点。3讨论作为被广泛运用的园林绿化植物，紫薇属参与了城市生态系统中物质、能量、信息流动，是城市生态系统中的重要组成部分，具有生态、美学、功能、文化等多重价值12。基于此，紫薇属化学成分及其药理活性功效、新品种选育、遗传多样性、景观运用、病虫害防治等成为了学者研究的几大热点方向。因中国是紫薇原产国，是紫薇的主要研究与运用区域，且相关中文文献数量高于外文，因此，结合我国紫薇属研究进展的知识图谱，本文基于园林植物研究视角，从紫薇属新品种选育、遗传多样性、景观运用等方面探讨我国紫薇属未来研究方向。3.1紫薇属新品种选育我国现有紫薇品种约 300 种，按花色分为银薇、堇薇、红薇和复色花紫薇等4大品种群13-14。紫薇（Lagerstroemia indica L.）、南紫薇（Lagerstroemia subcostata Koehne）、大花紫薇 Lagerstroemia speciosa（L.）Pers.、屋久岛紫薇（Lagerstroemia fauriei Koehne）是最被广泛运用的亲本15-16。随着居民需求的不断提升，各科研院所、企业苗圃逐渐开始了引种和选育，花色、叶色、矮化、大花、御寒、抗病等因 素 是 现 阶 段 我 国 紫 薇 属 植 物 育 种 的 主 要目标17-18。虽拥有较为丰富的种质资源，现阶段我国在紫薇属新品种选育方面仍具有较大发展空间。首先，从品种特征上来看，我国现有紫薇品种以较高株型为主，缺乏适合林下运用的小矮紧凑型紫薇。其次，现阶段我国紫薇属主要育种方法集中在选择育种、杂交育种、引种等方面，与分子生物技术结合较少，育种周期较长。为加速育种进程，实现基因调控，与分子生物学结合的育种方式将是未来一段时间内研究的重点。第三，我国紫薇属新品种产业转化率较低，虽拥有300余种新品种，但目前大面积生产的仅 四川红 紫薇、速生紫薇、美国 三红 紫薇等少数品种，新品种的产学研一体化研究有待提升。3.2紫薇属遗传多样性遗传多样性是生物多样性的核心，在生物多样性保护中意义重大19。目前，相关学者先后使用扩增片段长度多态性5、简单重复序列20、核苷酸多态性21等技术对紫薇进行遗传多样性评价，系统性探讨了我国紫薇种质资源及其亲缘关系22，构建基因连锁图谱，并获得多个与紫薇表型相关的标记位点。随着市场需求的扩增及分子技术的提升，推测进一步的遗传标记与基因定位将是下一阶段的研究热点。此外，现有关于紫薇属遗传多样性的研究主要集中在紫薇、南紫薇、大花紫薇等观赏价值较高、栽培范围较广的物种方面，对于川黔紫薇 Lagerstroemia excelsa（Dode）Chun ex S.Lee et L.Lau、尾叶紫薇（Lagerstroemia caudata Chun et How ex S.Lee et L.Lau）等景观运用较少的物种研究相对较少。未来关于紫薇属遗传多样性的研究可以以此为切入点，不断拓宽紫薇属研究范畴。3.3紫薇属景观运用紫薇在我国已有1 600余年的栽培史，除新疆、内蒙古、辽宁、黑龙江外，在我国各省级行政区均有分布。因具有花期长、耐寒、耐旱、固碳释氧、降温增湿等特性23-24，紫薇被广泛运用到城市绿化中25-26。目前，该领域相关研究主要集中在对紫薇属品种评价27-28与景观功效29-30研究两大方面。虽拥有较长的栽培历史与广泛的运用范围，但现阶段大多数研究都是针对单一问题或功效的横截面研究，缺乏对于紫薇属植物景观运用的系统性纵向研究，相关规划设计导则不够健全，缺乏针对紫薇属盆景、室内景观运用、苗木整形修剪等相关研究。57中 国 野 生 植 物 资 源第 43 卷4结论通过对文献知识图谱和重要研究内容的综合分析总结出几个主要特点：我国对于紫薇属植物研究起始于1990年代，热度由平缓到持续加强，再到出现小范围波动，说明该领域的研究即将进入稳定发展期；起步期（1992 2001 年）、增长期（2002 2011年）、稳定期（2012 2021年）3个时间段，具有研究热点逐渐细致、研究体系逐渐清晰、研究范围逐渐广泛的特点；研究作者呈现“一主两副多组团”的合作网络布局，研究机构所处地区与紫薇属主要栽植区存在一定相关性。基于此，本文从园林植物学科视角推测紫薇属未来研究方向如下：（1）在新品种选育方面，适合林下运用的小矮紧凑型紫薇选育、分子育种、新品种的产学研一体化研究等将是未来一段时间内的研究热点；（2）在遗传多样性方面，下一阶段研究热点将集中在紫薇进一步的遗传标记与基因定位以及川黔紫薇、尾叶紫薇等景观运用较少的物种亲缘关系研究等方面；（3）在景观运用方面，紫薇盆景、苗木整形修剪、室内景观运用、紫薇属规划设计导则等将是下一步研究热点。参考文献:1 Wang Y S，Ni F，Yin D H，et al.Physiological response of Lagerstroemia indica（L.）Pers.seedlings to drought and rewatering J.Tropical Plant Biology，2021，14：360-370.2 王嘉挺，萧绮.拾遗记 M.北京：中华书局，1981.3 沈鸿明，侯伯鑫，张晓杰，等.浙江省紫薇品种资源调查堇薇品种群 J.浙江林业科技，2016，36（4）：29-36.4 Zhang Q X.Studies on cultivars of crape-myrtle（Lagerstroemia indica）and their uses in urban greening J.Journal of Beijing Forestry University，1991，18（4）：57-66.5 王献，张启翔，杨秋生，等.利用AFLP技术研究紫薇的亲缘关系 J.北京林业大学学报，2005，27（1）：59-63.6 王业社，侯伯鑫，索志立，等.紫薇品种表型多样性分析 J.植物遗传资源学报，2015，16（1）：71-79.7 刘阳.紫薇微卫星标记开发及矮化性状的分子标记 D.北京：北京林业大学，2013.8 李祖政，尤海梅，黎心泽.景观生态学研究热点与前沿：基于Citespace 的知识图谱分析 J.西北林学院学报，2017，32（3）：295-300，312.9 Duan G Z，Bai Y E，Ye D M，et al.Bibliometric evaluation of the status of Picea research and research hotspots：comparison of China to other countries J.Journal of Forestry Research，2020，31（4）：1103-1114.10王琨，刘少波，张娜，等.元宝枫研究进展 J.西北林学院学报，2021，36（3）：152-157，280.11Chen C M.CiteSpace II：Detecting and visualizing emerging trends and transient patterns in scientific literature J.Journal of the American Society for Information Science and Technology，2006，57：359-377.12王献.我国紫薇种质资源及其亲缘关系的研究 D.北京：北京林业大学，2004.13王业社，侯伯鑫，杨强发，等.湖南省紫薇种质资源调查及应用前景分析 J.草业学报，2014，23（5）：77-91.14李栋梁，吕德任，翁春雨，等.海南省紫薇种质资源调查分类与应用分析 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