综述:UV-B 辐射下植物响应的研究热点与全球趋势

【字体: 时间:2025年05月13日 来源:Discover Plants

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  本文通过文献计量分析,梳理了 2000 - 2024 年植物对 UV-B 辐射响应的研究成果。发现相关研究呈增长态势,聚焦于植物的生理生化、代谢和信号转导机制,还探讨了 UV-B 与气候变化、其他非生物胁迫的相互作用,为后续研究提供方向。

  

1. 引言


人为活动致使臭氧层损耗,地球表面 UV-B 辐射增多。这种辐射会破坏生物分子,影响动植物和人类健康。植物固着生长,长期暴露在 UV-B 辐射下,形态、生理、分子和生化等方面会发生改变,如 DNA 损伤、活性氧(ROS)生成等。为应对 UV-B 胁迫,植物会激活抗氧化防御酶、积累黄酮类等物质。

文献计量分析可有效梳理研究趋势,此前该领域尚未开展此类研究。本研究对 2000 - 2024 年相关文献进行计量分析,从多维度探究研究趋势,明确关键研究方向。

2. 方法


研究采用文献计量分析法,借助 SCOPUS 数据库收集 2000 - 2024 年 “UV-B” 和 “PLANTS” 相关文献,共获取 3265 篇出版物。利用 VOS viewer 1.6.18 软件分析作者合作、关键词共现和共被引情况,该软件能有效处理和展示数据。

3. 结果


3.1 科学出版物产出与分析


2000 - 2024 年,SCOPUS 数据库中相关文献类型多样,文章占比 83%。2022 年发表文章最多(196 篇),2020 年次之(187 篇)。多数文献为英文,部分为中文等其他语言,1296 篇为开放获取。“Advances in flavonoid research” 和 “the effect of drought and ultraviolet radiation on growth and stress markers in pea and wheat” 引用次数最多。《Frontiers in Plant Science》《Plant Physiology and Biochemistry》等期刊发文量较高。

3.2 发文最多的国家、作者和机构


印度的 Agrawal, S.B. 是被引频次最高的作者;中国发文量和被引频次均居首位;中国科学院和中国教育部发文量领先,印度的 Banaras Hindu University 也有较多发表。

3.3 国家 / 地区间的合作网络


通过 VOS viewer 分析发现,中国发文量最多,美国合作最广泛。德国、中国、英国、瑞典和芬兰是主要合作国家,各国形成多个合作集群。

3.4 关键词共现网络分析


共识别出 14 个关键词集群。Cluster 1 涉及植物对 UV-B 的适应性响应;Cluster 2 包含评估植物 UV-B 响应的技术;Cluster 3 反映 UV-B 对植物生理的影响;Cluster 4 关注 UV-B 介导的信号转导;Cluster 5 涉及 ROS 生成与抗氧化酶激活;Cluster 6 体现 UV 研究向水生生物拓展;Cluster 7 反映 UV-B 对植物生长生理的影响;Cluster 8 聚焦南极开花植物;Cluster 9 - 12 与气候变化等相关;Cluster 13 和 14 涉及 UV-B 吸收化合物和生理响应。

3.4.1 研究热点与分析


  • UV-B 与气候变化的关系:气候变化使地球表面 UV-B 辐射改变,影响生态系统。UV-B 辐射影响植物光合作用、形态结构和 DNA。其与其他环境因素的交互作用对植物影响复杂,需进一步研究,以评估对物种保护、生态系统和农业的影响,且应加强田间研究。
  • UV-B 与其他非生物胁迫的相互作用:植物常面临多种胁迫,UV-B 与干旱、温度、CO2 水平等相互影响。如 UV-B 与臭氧、重金属、干旱、盐胁迫等的联合作用,对植物生长、产量和品质产生不同影响。植物有应对 UV-B 的策略,纳米颗粒(NPs)、硅、褪黑素等可缓解 UV-B 胁迫。
  • 通过先进方法评估植物中 UV-B 介导的响应:未来展望:转录组学、代谢组学等先进技术有助于深入了解植物对 UV-B 辐射的响应。这些技术可揭示基因表达变化、代谢物变化,为研究植物适应机制提供依据,明确研究热点和方向,推动后续研究。

3.5 文献耦合与共被引分析


文献耦合和共被引分析显示,部分文献和期刊被引频次高、链接强度大,在该领域研究中具有重要影响力。

4. 讨论


近二十年来,UV-B 与植物相关研究文献数量逐渐增加。中国在该领域贡献显著,研究多聚焦于 UV-B 信号和耐受机制。国际合作广泛,不同国家研究重点有差异。相关研究主要集中在植物生理生化和代谢响应,未来应关注 UV-B 与气候变化、其他非生物胁迫的相互作用,筛选抗 UV-B 作物品种,开发缓解 UV-B 胁迫的方法。

UV-B 辐射影响植物生长,进而影响农业生态系统和社会经济,研究区域和学科差异反映了不同国家的需求和资源差异。

5. 结论


众多研究加深了对 UV-B 辐射影响植物机制的理解,植物可利用 UV-B 信号促进光形态建成和适应。UVR8 光受体的发现推动了研究进展。但气候变化改变了 UV-B 响应,需要综合考虑多种环境因素,研究植物对 UV-B 的响应,筛选适宜作物品种,开展分子研究培育抗 UV-B 作物。未来应综合考虑环境、经济和社会因素,应对 UV-B 辐射对农业和社会的影响。

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