基于文獻計量學的煙草病毒研究知識圖譜分析

趙宇婷，謝晏芬，曾朝懿，彭瑞琦，廖勇

基于文獻計量學的煙草病毒研究知識圖譜分析

趙宇婷1，謝晏芬1，曾朝懿2，彭瑞琦1，廖勇1

1 曲靖市煙草公司陸良分公司，生產經營科，云南省曲靖市 655600；2 西華大學，食品與生物工程學院，四川省成都市 610039

【目的】挖掘并整理煙草病毒領域的發展脈絡和整體研究框架，為煙草病毒病害防控的創新與突破提供參考?！痉椒ā坎捎肅iteSpace等文獻計量學工具對中國知網和Web of Science兩個數據庫中的煙草病毒文獻從論文發文量、國家/地區分布、主題知識圖譜等維度進行數據分析，挖掘煙草病毒領域的研究特點?！窘Y果】（1）本領域整體發文量呈增長趨勢，美國與中國發文量占優勢地位。其中中國發文量增速最快，特別是近3年發文量占比超總量（中、英文文獻總和）的6成。（2）國外研究主題比較側重于對病毒感染過程、發病機理等方面。國內研究則更關注病毒防治方法、病毒檢測方面的內容。（3）本領域熱點研究方向為：煙草病毒病害調查、煙草病毒致病機制研究、抗病毒分子篩選與合成、抗病毒煙草品種選育、病毒檢測方法開發等。

煙草；煙草病毒；文獻計量學；知識圖譜；CiteSpace；HistCite

在煙草種植過程中，煙草病害是威脅煙草安全生產的重要因素。而在眾多煙草病害中，病毒病是一類嚴重的病害[1]。早在1857年記載了煙草病毒病的發生，隨后證明病毒是感染源，并具有傳染性[2]。病毒感染煙草會導致植株不能正常發育，如植株矮化、葉片皺縮、邊緣彎曲、嫩葉出現明脈現象等，嚴重影響煙葉的品質和產量。1989—1991年針對我國主要產煙區的病害調查發現至少有17種病毒能夠引起煙草病毒病[3]，其中煙草普通花葉病毒（，TMV）、黃瓜花葉病毒（，CMV）和馬鈴薯Y病毒（，PVY）等常見病毒病嚴重威脅煙葉的安全生產，輕則減產，重則絕收[1]。

加強對病毒的理解能夠指導煙草病害的高效防治。例如，受病毒傳播方式的啟發，通過間作可實現蚜傳煙草病毒病的防治[4-5]。針對病毒的結構特征，挖掘獲得的多種靶向外殼蛋白或RNA的新型藥物能顯著抑制病毒組裝[6-8]?；诓《具z傳信息，通過育種或分子手段開發抗病毒煙草豐富了種質資源[9-11]。然而，煙草病毒的研究橫跨“植物”“病毒”兩個學科，嚴重阻礙了不同學科的研究人員對這一交叉領域的探索。為了進一步促進該領域的創新與突破，有必要對現有研究進行系統回顧與分析。

跨領域的研究有助于學科的突破性進展[12]。通過系統分析現有文獻以獲取新知識的文獻計量學得到了越來越多的關注[13-15]。文獻計量學通過挖掘并可視化特定領域的學科全景及演化進程，不僅能夠有效解決文獻數量多而廣的問題，還能讓研究者更好把握研究趨勢和方向。目前，文獻計量學已經廣泛應用于計算機科學[16]、經濟學[17]、物理學[18]、化學[19]、數學[20]、醫學[21]等領域。

本研究應用文獻計量學工具系統地分析中國知網（CNKI）和Web of Science（WoS）數據庫中有關“煙草病毒”的期刊文獻，構建“煙草病毒”研究的知識圖譜，系統回顧“煙草病毒”研究的發展和重點，以期為“煙草病毒”領域的研究提供一些跨學科的建議和數據支持。

1 材料與方法

1.1 文獻收集

中文文獻和英文文獻分別以CNKI和WoS數據庫核心合集為來源。（1）使用CNKI數據庫的“專業檢索”模式，將文獻類型限定為“期刊”，來源類別設置為SCI或EI或北大核心或CSCD，采用“SU=病毒 AND (TI=煙草 OR KY=煙草)”檢索策略，檢索得到785篇主題為“病毒”并且題名或關鍵詞為“煙草”的中文文章。CNKI數據庫檢索得到的中文文獻以Refworks格式導出，導出的題錄內容包括題目、作者、發文機構、關鍵詞、摘要等。（2）使用WoS數據庫核心合集的“高級檢索”模式，檢索策略為“(TS=((tobacco OR nicotiana) NOT (cancer OR human OR fish OR mice OR rice* OR rat* OR fruit OR *veget*)) AND TI=(virus* NOT (SARS* OR covid* OR plant OR bark OR stem* OR nano* OR electr* OR maiz* OR rabies OR crista* OR cauli* OR *patho* OR straw* OR grape* OR citrus* OR rod* OR petunia* OR prunus* OR cotton* OR lettuce* OR pepper* OR plum* OR *settia* OR sendai* OR *water* OR *tomato* OR alfalfa* OR panicum* OR galinsoga* OR beet* OR *pea* OR poty* OR *yam* OR arabidopsis* OR cassava* OR *top* OR progeny OR turnip* OR *olive* OR *gold* OR spodoptera OR *tospo* OR radish* OR soil* OR papaya* OR solanum* OR ringspot* OR cymbidium* OR *berry OR frang* OR brassino* OR pepino* OR clover* OR morph* OR respir* OR *bean* OR *sweet* OR herp* OR *white* OR *yellow* OR green* OR *hepat* OR *seed* OR capsicum* OR wheat* OR brome* OR *lea* OR *crop* OR *insect* OR *flower* OR sindbis* OR abutilon* OR dengue* OR nematode* OR carnat* OR chenopodium* AND aphid* AND triticum* OR squash* OR *melon* OR legume* OR narcissus* OR triticum* OR *cardi* OR bamboo* OR artichoke* OR youcai* OR artichoke* OR barley* OR pig*))) AND DT=(Article OR Review)”，時間跨度為“所有年份”。在上述條件下，精準檢索到了1446篇英文文章。WoS數據庫檢索得到的英文文獻以純文本格式導出，導出的題錄內容包括全記錄與引用的參考文獻。

根據CNKI數據庫專業檢索操作指南，檢索式中SU=主題、TI=題名、KY=關鍵詞。根據WoS數據庫高級檢索使用說明，檢索式中TS=主題、TI=標題、DT=文獻類型。所有文獻檢索的起始日期為1980年1月1日，截止日期為2021年12月31日。檢索獲得的題錄下載日期為2021年12月31日。

1.2 數據分析

CiteSpace是基于共引分析理論和尋路網絡算法的科學文獻分析與可視化工具[22-24]，能夠對特定領域中的文獻進行共現分析及信息挖掘以揭示該研究領域的知識圖譜。本文采用CiteSpace（5.8.R1版本）對上述檢索得到的文獻進行計量分析。設置參數：時間范圍（Time Slicing）為1987—2021年，時間切片（Year Per Slice）為1；節點類型（Node Types）分別選擇Country、Institution、Keyword、Category；閾值（Top N)為50；網絡生成采用Pathfinder法，網絡裁剪（Pruning）方式為Pruning sliced networks。其余參數均為默認值。

此外，HistCite作為一款強大的引文分析工具[25]，能夠挖掘樣本文獻之間的引用關系。LCS（Local Citation Score）是HistCite重要的指標之一，表征某一文獻在文獻樣本集中的被引用頻次。如果某一篇文獻的LCS較高，代表該文獻在文獻樣本集中受到的關注就越高，即該文獻在此研究領域比較重要。在本文中，使用HistCite軟件以LCS指標分析英文樣本文獻中的重要文獻，參數為默認值。

1.3 圖譜可視化

基于CiteSpace分析獲得的國家/地區合作網絡、領域分布網絡、關鍵詞時區知識圖譜直接使用CiteSpace軟件進行可視化。

Gephi是一個用于圖形和網絡分析的工具[26]，具有布局算法、數據過濾、聚類等功能，能夠清晰地展示復雜網絡中節點之間的連接?；贑iteSpace分析獲得的機構合作網絡（中、英文）、高質量中文文獻關鍵詞共現圖譜和基于HistCite分析獲得的高質量英文文獻共被引網絡通過Gephi軟件進行可視化。

2 結果

2.1 時間分布

文獻數量變化能反映特定研究領域的科研活動強度及整體成果狀況。煙草病毒文獻檢索時間跨度為1985—2021年。從圖1A中可以看出，中文文獻整體呈現先增后降的趨勢，其中1991—1995年發文量增長顯著，2006—2010年、2011—2015年發文量均超過200篇。中文文獻發表的時間分布可能與兩次全國性的研究項目相關，其一是在1989—1991開展的“全國煙草侵染性病害調查研究”，其二是在2009—2013開展的“全國煙草有害生物調查研究”。英文文獻整體發文量維持在較高水平，表現出持續增長的趨勢，但增長幅度不大，2010—2015年、2016—2021年發文量均超過280篇。

2.2 國家/地區分布

在英文文獻中，各個國家發文量隨時間的分布如圖1 B所示。前十發文量國家/地區分別為美國（USA）、中國（CHN）、日本（JPN）、英格蘭（ENG）、德國（DEU）、韓國（KOR）、法國（FRA）、加拿大（CAN）、俄羅斯（RUS）、蘇格蘭（SCO）。這些國家/地區中，大部分的發文量比較穩定，而中國的發文量從2006年開始快速增長，發文總量截至2021年底已攀升至第二。特別是最近3年中國的英文文獻發文量在英文文獻總量中占比均超過45%，若考慮中文文獻的數量，國內研究人員近3年在該領域的發文量超總量（中、英文文獻總和）的60%，以上數據表明中國學者對煙草病毒的關注度在不斷提升，在發文量方面保持增長態勢。

圖1 中英文煙草病毒文獻的時間分布（A）以及英文文獻各國家發文量的時間分布（B）

Fig.1 Time distribution of tobacco virus literatures in English and Chinese (A) and Time distribution of English literatures by country(B)

2.3 機構分析

機構發文量與所發表文章被引用頻次是衡量科研機構在該領域科研實力的重要指標。在WoS數據庫中，1987—2021年時間段，發文量前15位的國際機構如表1所示。發文量方面，莫斯科羅蒙諾索夫國立大學、英國詹姆斯赫頓研究所和中國科學院系統分列1～3位，中國農業科學院、山東農業大學、中國農業大學都進入前15名。引用頻次方面，馬里蘭大學、赫爾辛基大學、康奈爾大學、加州大學河濱分校文章的平均引用頻次均超過40，對該領域研究的影響較大。國內機構文章的引用頻次雖與國際頭部機構有一定差距，但考慮到國內研究人員在該領域的發文量于2006年才開始快速增長，且文章的引用需要時間的積累，國內機構在該領域研究的影響力還有明顯的增長潛力。

表1 英文文獻樣本集中發文量前15位科研機構

Tab.1 Top 15 scientific research institutions in terms of publication volume in English literature sample set

在CNKI數據庫中，1992—2021年時間段，關于“煙草病毒”研究發文量前15位的科研機構如表2所示。發文量方面，中國農業科學院煙草研究所、西北農林科技大學與云南省煙草農業科學研究院的發文量位居前三。引用頻次方面，福建農林大學、浙江大學和山東農業大學文章的平均引用頻次均超過20，領先其它機構，對該領域研究的影響較大。

表2 中文文獻樣本集中發文量前15位科研機構

Tab.2 Top 15 scientific research institutions in terms of publication volume in Chinese literature sample set

注：a原云南省煙草科學研究所的論文數據被合并到云南省煙草農業科學研究院。

2.4 主題分析

關鍵詞出現的頻次反映了關鍵詞所對應的主題在樣本載文中被研究的次數，進而幫助對相關領域研究主題的分析。CiteSpace的關鍵詞的突現檢測和關鍵詞時區圖能夠揭示領域研究的演化進程及歷史全景，可分析不同時期的熱點主題[27]。因此，在這部分主要采用關鍵詞突現及關鍵詞時區圖分析“煙草病毒”領域的研究主題。

英文文獻的關鍵詞突現如圖2所示，這些關鍵詞的突變大致可以將本領域的研究重點分為3個階段：

（1）1991—2000年。主要研究病毒基因組RNA、基因序列分析、外殼蛋白基因、致病相關蛋白等內容，對相關煙草病毒有了初步的認識，同時，也持續關注病毒防治的內容，相關關鍵詞invitro、protection的突現強度非常高。

（2）2001—2010年。經過持續不斷的探索，轉基因煙草成為這一時期抗病毒的重要解決方案，其突現強度高達10.37。此外，從分子水平研究病毒感染煙草這一過程，對應的突現關鍵詞數量增多，涉及plasmodesmata、localization、cell to cell、endoplasmic reticulum、suppression、crystallization等。

（3）2011—2021年?；谇捌诘闹R積累，這一階段的研究熱點為病毒防治內容，相關突現關鍵詞有salicylic acid、nanoparticles、defense、transmission。另外，也從不同角度持續關注煙草病毒侵染的分子機制，比如探索RNA病毒自我復制過程（dependent RNA ploymerase）。

圖2 英文文獻關鍵詞突現圖

Fig.2 Burst keywords of English literatures

進一步通過關鍵詞時區圖探索本領域的全貌。如圖3所示，共現關鍵詞主要被分為16個集群?？梢悦黠@發現每個集群中出現頻次最高的關鍵詞幾乎都處于圖譜左側，說明早在1991年就開始探索領域內的重要問題并持續到現在，而在后30年的研究中，并沒有出現能與上述核心關鍵詞頻次相當的新興熱點出現，這與其他領域的關鍵詞時區分布差異明顯[28-29]，同時也表明該領域的核心目標是病毒防治。具體而言，前5個集群為主要研究內容，其主題詞分別為#0 movement、#1 replication、#2 CMV、#3 RNA interference和#4 TMV。首先，#0集群包含hypersensitive response、antiviral activity、systemic acquired resistance、movement protein、cell death、immunity、host-virus interaction等高頻關鍵詞，說明這部分內容主要涉及病毒感染植株過程以及宿主細胞的防御行為。其次，#1集群包括replication、genome、localization、RNA virus、dsRNA、mRNA、plasmodesmata、transport、ER等關鍵詞，這部分側重于認識和解析病毒復制和移動的分子機制。然后，#2和#4集群主要圍繞TMV與CMV展開，高頻關鍵詞包括capsid protein gene、coat protein、infection、pathogenesis、serology property、host range等，聚焦于病毒的外殼蛋白、感染及發病機理、血清學鑒定等內容，以全面地認識煙草病毒。最后，#3集群內容主要為acquired resistance、defense、induction、crystallization、RNAi、gene silencing、transmission、biocontrol，這部分主要討論煙草病毒的防治方法，而集群主題詞RNAi正是這些防治方法的重要一種。根據謝麗娟等人的綜述，RNAi技術不僅應用于煙草抗病和蟲害防治中，還能應用于煙草基因功能調控及煙草品質改良[30]。其余的集群關注的主題是前5個集群的補充或外延，#6 virus structure、#7 RNA、#11 triple gene block、#14 protein主要探索不同大分子在病毒侵染煙草植株過程中所扮演的角色，#5 nanotechnology、#8 salicylic acid屬于煙草病毒防治方法的內容；#9 expression、#10 molecular biology、#13 in vitro涉及構建抗性植株的分子操作。

圖3 英文文獻關鍵詞時區知識圖譜

Fig.3 Knowledge mapping of keywords timezone in English literatures

中文文獻的關鍵詞突現如圖4所示，這些關鍵詞的突變明顯分為三個階段：

（1）1987—2000年。這一階段主要內容是病毒防治。種質資源是關注的重點，并長期研究優質種源的抗性來源，以期選育出抗病毒煙草植株。同時，對煙草病毒進行了探索，涉及關鍵詞主要有檢測、雙生病毒等。

（2）2001—2010年。得益于生物化學與分子生物學等學科的快速發展，此階段的突現關鍵詞數量較多，但關注熱點依然是病毒防治，其中轉基因煙草的研究貫穿整個過程。另外，對病毒侵染的認識也進入分子層面，相關突現關鍵詞有誘導抗性、防御酶等。

（3）2011—2021年。這一階段突現關鍵詞只有病毒檢測和抗病毒活性，表明本階段對煙草病毒的關注熱點變化不大，沒有出現更多的新興研究趨勢。

圖4 中文文獻關鍵詞突現圖

Fig.4 Burst keywords of Chinese literatures

對應的關鍵詞時區圖如圖5所示。中文高頻關鍵詞數量較少，其整體時間分布與英文文獻的差異較大。早在1987年，研究熱點TMV和PVY病毒已開始得到關注，其中TMV相關研究分布在各個階段并一直持續到現在，而PVY相關研究主要集中在第三階段。1993年左右出現了轉基因煙草、煙草病毒病、CMV等高頻關鍵，其余年份的關鍵詞出現頻次分布比較均勻，領域內并未出現新興研究方向。中文文獻共現關鍵詞主要被分為15個集群，涉及的研究內容與英文文獻的大致相似。病毒防治相關主題有#0稀釋極點、#1種質資源、#2轉基因煙草、#5煙草病毒病、#7抗病毒活性和#8 RNA干擾。病毒學相關主題有#3防御酶、#4序列分析、#9外殼蛋白、#13 DNAβ。病毒檢測也是國內研究的重點，相關主題有#11 RT-PCR和#12病毒檢測?？偟膩砜?，中文文獻對于病毒侵染植株及其復制和移動的分子機制關注較少，對應的關鍵詞出現頻次并不高。而對病毒防治方法興趣濃厚，早期提出了稀釋病毒和鈍化病毒等方法（#0集群），中后期在病毒侵染煙草分子機制的指導下開發出轉基因煙草（#2集群）、化學防治（#7集群）、RNA干擾（#8集群）等手段。

圖5 中文文獻關鍵詞時區知識圖譜

Fig.5 Knowledge mapping of keywords timezone in Chinese literatures

2.5 高質量文獻分析

文獻的被引頻次能夠反映文獻的質量，高質量文獻是一個研究領域的重要知識來源，因此，對高質量文獻的分析能促進對本領域研究方向的整體認識。對于英文文獻樣本，使用HistCite軟件分析其被引情況，該軟件中的LCS值表征文獻在樣本集中的影響力，即在對應研究領域的影響力，因此取LCS排名前200的文獻，通過Gephi獲得高質量英文文獻的共被引網絡，如圖6所示。

圖6 基于HistCite的高質量英文文獻的共被引知識圖譜

Fig.6 HistCite based co-citation knowledge graph of high-quality English literatures

整體來看，第一、二、四、五、六類之間的相互引用比較頻繁，是“煙草病毒”領域內的重要參考內容。通過聚類分析可以發現這些文獻的研究主題主要分為8個類別。詳細分析其研究內容發現，第一、二類的關鍵詞分別為movement protein和cell-to-cell movement，相關重要文獻如表3所示（序號2、4、6、9），主要關注病毒在煙草宿主細胞之間傳遞的分子機制，加強對煙草病毒侵染過程的理解。第三類聚焦于煙草病毒特征的研究，主要涉及病毒的核酸與蛋白質的表征（代表文獻表3序號3、5、7、8）以及與煙草的相互作用（代表文獻表3序號2、4、6、9、10）。第四類的主要側重點為CMV，表明CMV是本領域重點關注的病毒，相關的抗CMV基因挖掘、感染煙草的性質描述、基因組結構、侵染與增殖機理等基礎研究內容在近30年得到了廣泛的關注（代表文獻表3序號3）。第五類的主要研究方向是antivirus-related genes，這部分文獻主要聚焦于煙草抗病毒基因資源分析與挖掘（代表文獻表3序號1），而抗病毒相關基因的挖掘是煙草病毒防治的重要手段之一。第六類的主題是virus RNA replication，這類文獻主要探索了煙草病毒在宿主細胞中復制過程的分子機制，與第一、二類類似，這部分研究內容加強了對病毒增殖過程的理解（代表文獻為表3序號10）?？偟膩碚f，通過英文文獻的被引分析發現，高質量英文文獻的研究重點側重于病毒感染煙草這一過程中的機制解析，這是開發病毒防治方法的重要理論參考。

表3 高LCS代表性英文文獻

Tab.3 Representative English literatures with high LCS

對于中文文獻樣本，由于CNKI數據庫導出題錄時未提供引文信息，因此這里采用被引頻次≥20作為篩選標準，共獲得141篇高質量文獻，用于關鍵詞共現分析。另外，在這141篇高質量文獻中，通過手動計算LCS得到10篇高LCS代表性的中文文獻，如表4所示?？梢悦黠@發現這些高質量中文文獻發表年份幾乎都在2001—2010年時間段，與國內該領域快速發展時間段重合。

表4 高LCS代表性中文文獻

Tab.4 Representative Chinese literatures with high LCS

通過Citespace分析141篇文獻的關鍵詞共現圖譜，并使用Gephi可視化，結果如圖7所示?？梢悦黠@發現TMV是這些文獻重點關注的病毒種類，其相關研究涉及大部分的關鍵詞。由于TMV對煙草生產的威脅最大[3]，針對TMV的詳細研究可以加強煙草病毒感染的理解以及開發對應的防治方法，減少或者避免農業生產損失，側面說明在國內煙草的安全種植是本領域的核心內容。綜合分析表明這些高質量文獻的研究主題主要包括煙草病毒種類表征（代表文獻表4序號1、2、6、8、9）、抗病毒物質的活性分析（代表文獻表4序號3、4、10）、病毒感染的分子機制解析（代表文獻表4序號5、7）、抗病毒株的育種、病毒鑒定與檢測等，這與主題分析部分的結果一致。其中，煙草的生產中對病毒防治是“煙草病毒”領域的研究目的，病毒種類表征、病毒感染及宿主防御機制的解析是開發防治方法的理論基礎，而抗病毒物質和煙草育種是實施手段，可以看出，這些文獻覆蓋了該領域的大部分研究內容，對后續的相關研究具有重要的參考價值。

圖7 高質量中文文獻關鍵詞共現圖譜

Fig.7 Keywords co-occurrence mapping of high-quality Chinese literatures

3 研究熱點與趨勢分析

基于文獻計量學工具的輔助，通過對“煙草病毒”領域知識圖譜的分析，本領域的研究目的、理論基礎、實施手段等方面的整體框架逐漸清晰。在這部分內容中，圍繞知識圖譜，進一步對該領域的研究熱點與趨勢進行整理。

3.1 病毒病害調查

我國煙草種植區的地理分布較廣，煙草種植的生態環境因素也不完全一樣，導致不同煙區的主要煙草病毒種類有所差異。在中、英文文獻關鍵詞時區知識圖譜中（圖3和圖5），出現了多種病毒的身影，比如煙草曲頂病毒（）、煙草曲葉病毒（）、煙草環斑病毒（）、煙草脈帶花葉病毒（）、番茄黃化曲葉病毒（）。因此，對不同煙區主要病毒的種類、分布、傳播規律、遺傳信息及生理特性的調查是制定煙草病毒高效防控策略的基礎[3,31-33]。

3.2 煙草病毒致病機制研究

煙草病毒與煙草在演化過程中，經過長期“軍備競賽”，分別形成了對應的感染策略與防御系統。煙草感染病毒病所經歷的一系列復雜事件，大致可以分為4個主要階段。（1）煙草病毒通過媒介進入宿主細胞后，病毒會先脫去外殼蛋白以將基因組暴露出來，方便后續的翻譯和復制。（2）植株在主要感染部位激活HR（hypersensitive response）樣細胞死亡，并伴隨著其他防御反應的激活[34]，包括水楊酸（SA）、茉莉酸（JA）和乙烯（ETH）的積累以及離子通道的開放，從而全面調節植株的抗性。（3）煙草病毒躲過宿主細胞的多道防線后，開始合成相關蛋白和RNA。首先通過基因組RNA合成病毒復制蛋白，然后復制蛋白定位在細胞內膜上，并與基因組RNA、宿主相關蛋白（TOM1和ARL8）形成復制復合物，最后在復合物環境中完成病毒RNA的合成[35-36]。（4）在病毒RNA復制的初始階段，亞基因組RNA開始翻譯合成運動蛋白（movement protein，MP），同時病毒RNA招募“順風車”MP通過胞間連絲以實現在相鄰細胞間的運動，最終導致煙草植株的系統性發病[37-39]。

基于中、英文文獻關鍵詞時區知識圖譜（圖3和圖5），本研究發現英文文獻中對煙草病毒學的研究早在上世紀90年代就已經開始了全面的探索，但中文文獻對這方面的研究起步較晚。病毒感染與宿主防御是動態平衡且不斷演化的過程，所涉及的事件繁多且復雜，對應分子機制的解析依然不清晰、不全面。然而，理解煙草病毒致病的相關分子機制是高效、綠色防治方法開發的前提，也是本領域重要的知識來源。因此后續還應加強對病毒學的研究力度，促進本領域的前沿創新與突破。

3.3 抗病毒分子篩選與合成

抗病毒劑是煙草種植過程中控制病毒病流行的重要手段[40-42]。這些抗性分子通過抑制病毒的侵染、病毒的增殖、誘導宿主的防御系統等方式實現抗煙草病毒活性。目前抗病毒分子可分為大分子物質（蛋白質、核酸、糖類和脂肪酸等）及小分子化合物[43]。比如，TEER降低蛋白（TEER-decreasing protein）可誘導水楊酸介導的系統獲得性抗性來防御TMV的感染[44]，油酸通過增強煙草防御相關基因的表達平以抑制TMV增殖[45]，寧南霉素（圖7）通過干擾RNA及外殼蛋白的合成抑制TMV的擴增[46]。其中，小分子化合物由于易于篩選、方便合成等特點，在抗病毒分子中占比越來越高[47]。

對于抗病毒物質的篩選，天然提取物是一類重要途徑（圖7）[48]。植物天然提取物是抗病毒物質的主要來源[49]，真菌提取物中也發現明顯抗病毒的活性物質[50]。此外，小分子化合物的直接設計與合成也是重要手段（圖7）。Lv等人通過引入結構優化的吡唑席夫堿支架，篩選出抗TMV活性與寧南霉素相當的化合物[51]；Zhou等人設計含有查爾酮的新型-氨基膦酸鹽衍生物，結果顯示可靶向TMV外殼蛋白的分解[40]。進一步地，為了高效篩選小分子化合物，篩選策略的開發尤為關鍵[52-54]。針對此問題，Zhang等人基于綠色熒光蛋白開發了一套用于監測病毒復制與篩選抗TMV分子的方法，并且借助計算機程序識別熒光點和計算熒光面積，穩健、省時且靈敏地自動化完成小分子的定性、定量篩選[54]。通過該篩選方法了發現咔唑生物堿、β-咔啉生物堿具有與寧南霉素相當的抗病毒活性，這一結果為抗病毒分子的高通量篩選提供強有力的參考。

為了將篩選獲得的抗煙草病毒分子實際應用到煙草病毒防控中，對這些快速積累的活性分子的大規模制備也成了研究的焦點（圖7）。通過有機化學的方法合成抗煙草病毒活性分子在國內是當前主流制備手段[55-60]。比如基于活性基團拼接原理，結合結構改造和構型優化，實現新型寡肽手性膦酸酯硫脲衍生物的合成，產物收率最高可達95%[60]。此外，生物合成作為溫和、高選擇性和環境友好的合成策略，為低成本、大規模生產抗煙草病毒分子提供新的途徑[61-62]。

3.4 抗病毒煙草品種選育

為了增強植株抵御病毒的能力，抗病毒煙草品種的選育在生物防治中尤為重要。煙草作物的遺傳多樣性使得抗病毒品種的選育成為可能，而抗病毒種質資源的挖掘是品種選育的基礎。國內對煙草種質資源的挖掘與分析做了廣泛研究（圖5 #1集群），比如林世鋒等人從900多份煙草植株中挖掘出19份高抗PVY資源，通過基因型分析推斷這些PVYN抗性來源于隱性抗病基因eIF4E1[63]。另外，抗CMV、TMV種質的篩選與鑒定也是種質資源挖掘的重點[64-66]。

對于煙草育種，目前常用的方法可以簡單地歸結為兩類選育策略：（1）以結果為導向然后分析原因。（2）以目標為驅動篩選對應結果。采用第一種策略，陳榮平通過人工接種，田間篩選獲得多株高抗、中抗PVY的煙草單株，并提出通過“富集”多種弱抗性基因以選育抗性更強的品種。隨后抗性遺傳分析發現在抗性植株的eIF4E基因上兩個突變位點，導致病毒基因不能翻譯[67]。采用第二種策略，粟陽萌以抗TMV的基因作為錨點，構建高效且穩定分子標記作為篩選標準，隨后結合分離集團分組分析法和簡單序列重復標記技術成功篩選獲得含N基因的抗TMV種質資源[9]?？梢园l現兩種方法各有優勢，第一種保留了抗病毒的遺傳多樣性，有利于新型抗病毒基因資源的發現，但針對性較弱且育種周期較長。第二種目標性強、篩選方法簡單，但強烈依賴豐富的經驗知識?？偟膩碚f，對種質資源的挖掘可以加速抗病毒煙草品種的選育。

除了傳統育種方法，CRISPR技術為抗病毒煙草品種的開發注入了新的動力[68-71]。解屹等人基于CRISPR-Cas13a構建了多靶標、和基因的編輯系統，驗證了CRISPR強大編輯能力的同時，也在本氏煙和枯斑三生煙中實現了對TMV的抑制[72]。轉基因煙草是本領域的重點（圖5 #2集群），因此借助CRISPR技術構建高抗或多抗的抗病毒煙草具有巨大的應用潛力。

3.5 病毒檢測方法的開發

煙草種植中，病毒的檢測對于質量控制、防止病毒傳播、減少生產損失具有重要意義[73]，也是本領域重要研究內容（圖5 #11集群、#12集群）。低檢測限、快速和精準是病毒檢測的三大主要目標。低檢測限是為了及早發現病毒的身影，在病毒擴散之前扼殺；快速是為了減緩病毒的快速傳播，防止大范圍爆發；而精準則是為了提高檢出效率以及準確鑒定不同病毒種類。

在降低檢測限方面，有多個團隊進行了探索[74-77]。其中，Zhang等人開發了一種基于電子轉移原子轉移自由基聚合再生的活化劑結合雙鏈特異性核酸酶輔助靶標回收的電化學生物檢測系統，該檢測系統對TMV的RNA展現出高靈敏度，在最優實驗參數條件下，檢測限最低可到2.9 fM[77]。

在縮短檢測時間方面，早期研究中通過逆轉錄環介導等溫擴增法（RT-LAMP）在60 min內實現對煙草病毒的檢測[78-79]，并且其靈敏度比傳統的RT-PCR方法高10～100倍。而近期一項研究報道了一種新型等溫擴增檢測技術—逆轉錄-重組酶聚合酶擴增法（RT-RPA），該方法可以在38℃下僅用20 min實現煙草中辣椒脈斑駁病毒（ChiVMV）的檢測，并且具有現場檢測ChiVMV的可行性[80]。

在檢測精準度方面，當前少有研究單獨提高檢出效率，而對多種病毒的同時檢測表現出濃厚的興趣，得到了本領域學者的長期關注[81-86]。比如，周濤等開發了一種多重RT-PCR檢測方法，能夠同時檢測四川地區感染雪茄和烤煙的常見RNA病毒—TMV、ChiVMV、TVBMV、PVY和CMV，對應的檢測率分別為55%、55%、45%、36%和9%[87]。

此外，對煙草病毒的即時檢測能實時反饋煙葉的病毒感染情況，這將顯著提高田間管理水平，保證煙草的安全種植。然而，煙草種植農戶和田間管理者通常未儲備豐富的病毒檢測知識，因此開發攜帶方便、操作簡單、檢測精準的煙草病毒即時檢測系統非常有必要。針對此問題，基于膠體金顆粒的快檢試紙條由于操作簡單、檢測迅速、準確率高等優點，是目前重要的研究方向[88-90]。而在新冠檢測領域中，復旦大學團隊開發的新型微機電檢測系統為這類問題提供了另一套解決方案，該檢測系統能夠對未擴增樣品實現4min精準、微量的新冠檢測，不僅具有高度集成、高效率、低成本及便攜的特性，還表現出商業化的可行性[91]。這一新冠檢測領域的成果為煙草病毒即時檢測系統的開發提供了新的思路。

4 結論

（1）“煙草病毒”領域研究起步很早，發文量總體表現為穩步增長，但在近幾年增長放緩。美國與中國的發文量占據前兩名。其中中國的發文量增速最快，近3年發文量占比已超總量（中、英文文獻總和）的6成。（2）本領域的核心目標是病毒防治，保證農業安全生產。國外關注的主題沒有顯著的偏好，在病毒感染過程、發病機理等方面的成果較多。國內關注的主題主要在病毒防治方法、病毒檢測方面，并且成就卓越，然而在煙草病毒致病機制方面的探索起步較晚，相比于國際前沿水平還有一定的進步空間。（3）根據知識圖譜分析，煙草病毒病害調查、煙草病毒致病機制研究、抗病毒分子篩選與合成、抗病毒煙草品種選育、病毒檢測方法開發等是本領域的熱點研究方向，后續可加強對這些主題的探索與突破。

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Knowledge mapping analysis of tobacco virus research based on bibliometrics

ZHAO Yuting1*, XIE Yanfen1, ZENG Chaoyi2, PENG Ruiqi1, LIAO Yong1

1 Production and Management Section, Luliang Branch of Qujing Tobacco Company, Qujing, 655600, China;2 School of Food and Biological Engineering, Xihua University, Chengdu, 610039, China

This paper aims to uncover and organize the development lineage and overall research framework in the field of tobacco viruses, with a view to providing references for innovation and breakthroughs in the prevention and controls of tobacco virus diseases.Bibliometric tools such as CiteSpace were used to analyze the data of tobacco virus literature in two databases, CNKI and Web of Science. This analysis covered dimensions such as the number of publications, country/region distribution, and thematic knowledge maps, thus unveiling the research characteristics of the tobacco virus domain.(1) The overall publication volume in this field is on the srise, with the United States and China dominating in terms of number of articles. In particular, China has shown the fastest growth in publication growth rate, especially in the last three years, where the number of publications accounted for more than 60% of the total volume (sum of Chinese and English publications). (2) Foreign research topics are more focused on the virus infection process and pathogenesis, while Chinese studies are more concerned with virus control methods and virus detection. (3) Hot research directions in this field include: tobacco virus disease investigation, tobacco virus pathogenic mechanism, antiviral agents screening and synthesis, breeding of antiviral tobacco varieties, and development of virus detection methods.

tobacco; tobacco virus; bibliometrics; knowledge mapping; CiteSpace; HistCite

. Email：zyt94817@163.com

趙宇婷（1994—），碩士，主要研究方向為煙草病毒學，Email：zyt94817@163.com

2022-03-29；

2023-09-07

趙宇婷，謝晏芬，曾朝懿，等. 基于文獻計量學的煙草病毒研究知識圖譜分析[J]. 中國煙草學報，2024，30（1）. ZHAO Yuting, XIE Yanfen, ZENG Chaoyi, et al. Knowledge mapping analysis of tobacco virus research based on bibliometrics [J]. Acta Tabacaria Sinica, 2024, 30(1). doi:10.16472/j.chinatobacco.2022.T0051