基于CNKI数据库的我国紫花苜蓿研究热点与趋势分析
时间：2023-02-28 15:20:08 来源：千叶帆 本文已影响人
崔红慧，廖宏泽
（1.张家口学院，河北张家口 075000；
2.广西民族大学 海洋生物资源保护与利用重点实验室，广西南宁 530006；
3.广西特色经济林培育与利用重点实验室，广西南宁 530002）
紫花苜蓿（Medicago sativa）为豆科（Fabaceae）苜蓿属多年生草本植物，是我国栽培时间最早的豆科牧草[1]。美国是全球最大的紫花苜蓿种植国和紫花苜蓿干草出口国；
我国进口的紫花苜蓿中，80%以上的份额来自美国[2-3]。紫花苜蓿至今已在我国种植2000多年[4]。2002年底，我国紫花苜蓿栽培面积已达190万hm2，居世界紫花苜蓿栽培面积第6位[5]。全国种植业结构调整规划（2016—2020年）指出，2020年，紫花苜蓿种植面积要达到233.45万hm2。我国紫花苜蓿的主产区集中在西北、东北地区[4，6]，但由于不同地区的品种、气候和管理水平等不同，紫花苜蓿的单位产量差异较大。
紫花苜蓿营养价值高、适应性强、再生能力强、产量高，具有耐旱、抗寒及抗盐碱等较强的抗逆性，被誉为牧草之王；
在防止水土流失、改良土壤等方面发挥重要作用[7-8]。与发达国家相比，我国紫花苜蓿产业起步较晚；
在国家的大力支持下，呈现较快发展速度。我国的紫花苜蓿品种在粗蛋白含量、相对饲喂价值等方面与发达国家相比还有较大差距[1]，需加大高产、优质及抗逆国产紫花苜蓿新品种的研究和培育力度。
目前开展的紫花苜蓿研究工作对其品质提升、重要农艺性状改良，及对生态环境的改善和畜牧业的发展具有重要意义。相关研究报道中，总结紫花苜蓿研究进展的文章相对较少。进行文献计量分析有利于了解紫花苜蓿产业的发展状况。本研究对2000—2021年间中国知网（China National Knowledge Internet，CNKI）数据库中的紫花苜蓿文章进行计量分析，旨在了解当前国内紫花苜蓿研究的现状和发展趋势，为今后紫花苜蓿研究和发展提供参考。
本研究数据来源于中国知网数据库，采用基本检索的方式，以“紫花苜蓿”为关键词，检索该数据库内2002—2021年间的文献数据记录，检索时间截至2022年1月20日。运用统计分析方法，以发文量、文章研究方向、发文所属机构和文献被引用频次等为指标对检索到的文献进行梳理分析。
2.1 发文量分析
2002—2021 年，紫花苜蓿相关研究文献共9 363篇，发文量总体呈上升趋势（图1）。其中，2002—2011年发文量增长速度较快，从2002年的247篇增至2011年的542篇，增加119.4%；
2012—2021年，每年的发文量均较多；
2018年的发文量为560篇，是近20年以来发文量最高的1年。可看出我国对紫花苜蓿的相关研究关注度较高。
图1 2002—2021年紫花苜蓿发文量Fig.1 Number of published papers on M.sativa from 2002 to 2021
2.2 文献作者的隶属机构分布
将紫花苜蓿相关研究文献按照其所属科研机构进行分类，选取发文量前20的机构进行分析。紫花苜蓿的研究主要集中在农业类高校和科研院所；
其中，甘肃农业大学、中国农业大学和西北农林科技大学对紫花苜蓿的研究较多，发文量较多（表1）。发文量较多的机构分别位于甘肃、北京和内蒙古等地，说明这些地区在该领域的研究处于我国前列。
表1 2002—2021年紫花苜蓿发文量前20的机构Tab.1 Top 20 institutes of number of published papers on M.sativa from 2002 to 2021
续表1 Continued
2.3 文献被引用情况分析
被引频次是反应论文影响力的重要指标之一，可反映文章的研究价值[9-10]。为更好地反映紫花苜蓿研究价值，统计2016—2021年紫花苜蓿被引频次最高的10篇文章，并对其进行分析（表2）。《干旱胁迫对不同抗旱性苜蓿品种根系生长及生理特性影响》被引用的次数最多（114次），主要采用PEG-6000模拟干旱胁迫，研究干旱胁迫对不同苜蓿品种根系生长特征及生理特性的影响[11]。国内被引频次排名前10的文章中，研究内容主要围绕紫花苜蓿的抗性、品质和产量。
表2 2016—2021年紫花苜蓿被引频次最高的10篇文章Tab.2 Top 10 of most cited articles of M.sativa from 2016 to 2021
2.4 紫花苜蓿研究热点分析
紫花苜蓿是一种富含蛋白质、矿物质和维生素等营养物质的多年生优质豆科牧草，具有稳定的生产力和广泛的生态适应性，在畜牧业发展及生态文明建设等方面发挥着重要作用。采用社会网络分析法[12]，对紫花苜蓿相关研究文献进行关键词关系网络分析，可知紫花苜蓿的研究集中在耐盐性、抗寒性、抗旱性、秋眠性、品质和产量等方面。
2.4.1 紫花苜蓿耐盐性
土壤盐渍化严重影响农业生产，是重要的生态环境问题之一。紫花苜蓿属中等耐盐碱植物。近年来，我国土壤盐渍化问题不断加重，对紫花苜蓿的产量和品质造成一定的影响。为充分利用盐碱地，植物的耐盐机理和耐盐植物培育成为研究的热点。选育耐盐紫花苜蓿品种的基础是种质材料耐盐程度的评价鉴定。植物在盐胁迫下表现出的耐盐性是一个复杂的过程，其耐盐能力受多种机制调节。渗透调节是其中一种重要的调节机制；
游离脯氨酸和可溶性糖是研究紫花苜蓿耐盐能力的重要渗透调节物质。此外，其他生理指标（细胞质膜透性和丙二醛含量等）、生长指标（株高、地上生物量、地下生物量、茎粗、根冠比、叶面积、叶长和叶宽等）和光合特性指标，也能较好地反应紫花苜蓿的耐盐能力[13-20]。
已从紫花苜蓿中分离一些与耐盐性相关的基因，但耐盐性的分子机理尚未完全阐明。转录因子是植物体内重要的调节基因，其中，WRKY转录因子为植物抵御非生物逆境过程的重要因子。董蔚等[21]通过对盐胁迫下紫花苜蓿转录组测序进行分析，筛选出12个与盐相关的WRKY转录因子。Ms-WRKY11通过降低Na+对细胞膜结构的破坏，提高紫花苜蓿的耐盐能力；
过表达MsWRKY11紫花苜蓿植株中，Na+含量低于野生型，可提高其抗盐胁迫能力[22]。MsWRKY33通过调控下游耐盐基因表达，调控紫花苜蓿的耐盐性；
过表达MsWRKY33的紫花苜蓿其耐盐性显著高于非转基因紫花苜蓿[23]。MsDWF4转基因紫花苜蓿植株能增强对盐胁迫的抗性[24]。贾会丽等[25]研究表明盐胁迫后，转MsLEA4-4基因的拟南芥（Arabidopsis thaliana）植株存活率明显高于哥伦比亚野生型拟南芥（对照），为耐盐性紫花苜蓿品种培育提供依据。
2.4.2 紫花苜蓿抗寒性
我国北方地区由于寒冷、干旱等环境因素，紫花苜蓿栽培易出现越冬率低、返青困难等现象，造成紫花苜蓿大面积减产，影响紫花苜蓿的产业化发展。低温是限制紫花苜蓿产业快速发展的重要环境因素之一。抗寒性是植物经过长期遗传变异和自然选择形成的一种对低温环境的适应能力。国内学者对紫花苜蓿抗寒性的研究主要集中在生理生化机制[26]、根系形态[27]及筛选耐寒品种[28]等方面。不同紫花苜蓿品种越冬前后，其根系的生理指标和越冬率存在差异[26]。朱爱民等[27]研究认为，根颈直径较大的紫花苜蓿调控根颈中可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、过氧化氢酶活性和非结构碳氮比的能力较强，其抗寒性也较强。王奕骁等[28]根据根部的贮藏性碳水化合物，对38个不同产地紫花苜蓿品种的抗寒性进行分析，将其分为极不抗寒、不抗寒、较抗寒和抗寒4个等级。
近年来，随着分子生物学和基因研究技术的不断发展，紫花苜蓿抗寒性研究已从外部形态、生理生化等方面转向分子水平方面。植物抗寒基因的表达是只在特定条件胁迫下才启动的基因表达。植物在低温胁迫下通过诱导抗寒基因的表达，提高自身的耐寒性。Cas基因是一类冷诱导基因，能增强紫花苜蓿对低温的适应能力[29-31]。MsZAT10基因编码C2H2型锌指蛋白，能提高烟草抗寒性[32]。逆境胁迫下转录因子也发挥着重要作用。AP2/EREBP家族中的CBF/DREB亚家族在低温条件下被诱导表达，是低温信号途径中的重要转录因子[33]。转录因子基因MsWRKY42和MsbZIP1受低温胁迫诱导表达[34-35]。NAC转录因子基因MsNAC2能响应低温胁迫，过表达MsNAC2烟草与野生型相比，具有较强的抗寒冷能力[36]。
2.4.3 紫花苜蓿抗旱性
我国牧草种植地区大多集中在北方干旱、半干旱地区。干旱胁迫造成牧草大量减产，严重影响农业发展。紫花苜蓿是较抗旱的牧草，与其抗旱性相关的形态特征、生理特性和分子育种为较重点的研究内容。王园园等[37]对5个不同紫花苜蓿品种进行不同程度干旱胁迫处理，通过测定幼苗农艺指标、形态和生理特征综合评价各品种的耐旱性，并筛选出敖汉苜蓿为耐旱性最强的品种。张翠梅等[11]研究认为，抗旱性较强的陇中苜蓿和抗旱性中等的陇东苜蓿会通过形态特征和生理特性的变化，适应干旱胁迫。紫花苜蓿植株体内可通过一系列生理生化反应来减缓或降低干旱胁迫造成的伤害，可用于紫花苜蓿抗旱性评价的生理指标主要有叶片相对含水量、膜相对透性、游离脯氨酸含量、叶绿素含量和抗氧化酶活性等。余玲等[38]以草产量、叶片相对含水量、膜相对透性、游离脯氨酸和叶绿素含量作为鉴定指标进行聚类分析，将20个紫花苜蓿品种分为抗旱性强、较强、中等、较弱和弱5个等级。田小霞等[39]对脯氨酸含量、可溶性蛋白含量及抗氧化酶活性等12项指标进行综合评价，比较6种牧草苗期抗旱能力，结果表明，相比于紫花苜蓿，其他牧草的抗旱能力较强。
紫花苜蓿抗旱性分子机制及其调控途径的研究较薄弱，还有较大的研究空间。该方面的相关研究主要集中在一些转录因子和抗旱基因的功能分析上。ERFs转录因子属于AP2/ERF转录因子超家族，在植物逆境胁迫响应中具有重要的调节作用；
紫花苜蓿MsERF003基因在干旱胁迫下，在各个组织中的表达量均上调，还可与多种转录因子和酶互作；
过表达MsERF003的转基因烟草植株保水性更好，脯氨酸含量极显著高于野生型，显示出更强的抗旱能力[40]。过表达MsRCI2A/B/C的紫花苜蓿植株其耐旱性增强，为紫花苜蓿抗旱分子育种提供基础[41]。
2.4.4 紫花苜蓿秋眠性
秋眠性是紫花苜蓿在秋季日照变短和温度降低时表现出的一种迟滞生长习性，是紫花苜蓿适应环境变化的特殊休眠方式，可提高其越冬存活率。随着我国紫花苜蓿引进品种的增加及种植面积的扩大，秋眠性的概念开始在我国紫花苜蓿行业应用。秋眠性与植物的抗寒性和生产性能间有一定的相关性，是紫花苜蓿品种分类的主要指标，被广泛应用于抗寒性的预测，也成为选择紫花苜蓿栽培品种时的重要考虑因素。刘志英等[42]发现越冬紫花苜蓿的抗寒性受到秋眠性影响；
越冬期间，不同秋眠型紫花苜蓿通过根系适应性状变化，实现抗寒；
秋眠性较弱品种的根颈直径小，秋眠性较强品种的根颈直径粗。孙延亮等[43]对26个不同秋眠级紫花苜蓿品种进行分析，发现不同的紫花苜蓿品种在生长性状、营养品质及越冬率方面差异显著，秋眠级为4级的紫花苜蓿为较理想品种。王跃栋等[44]研究发现7个不同休眠级紫花苜蓿的生产性能和草产量均差异显著，秋眠型和半秋眠型紫花苜蓿的生产性能较好，越冬率较高；
非秋眠型紫花苜蓿的生产性能和越冬率相对较低。乌日娜等[45]认为紫花苜蓿秋眠性与耐寒性存在显著相关，非秋眠型和极非秋眠型紫花苜蓿的存活率低于秋眠和半秋眠型紫花苜蓿。关于秋眠性的基因表达调控途径，尤其是秋眠性如何影响紫花苜蓿耐寒适应的分子机制研究较少。
2.4.5 紫花苜蓿的品质和产量
紫花苜蓿产草量的影响因素包括单株生物量、种植密度和刈割期等[46]。紫花苜蓿品质与饲喂效果密切相关，但受环境变化、种植和加工方式等因素影响，我国紫花苜蓿干草产品品质差别较大。国内绝大部分为2和3级紫花苜蓿，比美国进口紫花苜蓿低2个等级[6]。长期以来，提高紫花苜蓿草的品质会降低其产量，平衡产量和品质之间的关系成为紫花苜蓿研究领域的重要目标之一。研究发现，播种量、施肥、管理措施、积雪覆盖、水分胁迫、盐碱度、刈割次数和灌溉制度等因素与紫花苜蓿产量和品质之间存在相关性[47-54]。王斌等[47]认为播种量为18.0 kg/hm2和行距为两窄一宽（15 cm+15 cm+20 cm）时，有利于提高紫花苜蓿干草产量和营养品质。李莎莎等[48]研究发现70%有机肥+30%化肥配合施用效果最佳，可提高紫花苜蓿产量、改善品质和土壤肥力状况。施氮160 kg/hm2和每25天刈割的田间管理措施，可使紫花苜蓿-高羊茅（Festuca elata）混播草地提高牧草产量和水氮利用效率，改善牧草营养品质[49]。苏力合等[50]发现积雪覆盖可提高紫花苜蓿的越冬率、株高和干草产量。轻度水分胁迫有利于紫花苜蓿产量和品质的提高[51]。在中度及重度盐碱地上种植紫花苜蓿，会降低其产量和植株内营养物质含量[52]。刈割次数增加会降低不同秋眠级紫花苜蓿越冬率，并影响各茬次间紫花苜蓿产量和品质[53]。不同灌溉定额和灌溉频率对紫花苜蓿的产量和水分利用效率也存在显著影响[54]。
紫花苜蓿是世界范围内广泛种植的多年生优良牧草，其营养价值高，适口性好，具有广泛的生态适应性和稳定的生产力，在畜牧业发展和生态环境改善方面发挥重要作用。本研究通过CNKI数据库高级检索，对有关紫花苜蓿研究的文献进行统计分析。研究表明，2002—2021年紫花苜蓿研究领域发文量不断提高；
研究机构主要集中在农业类高校；
研究热点主要集中在紫花苜蓿的品质、产量、耐盐性、抗旱性、抗寒性和秋眠性等方面。
