基于文献计量的竹叶花椒(Zanthoxylum armatum)研究进展与趋势分析

Analysis of Research Progress and Trends of Zanthoxylum armatum Based on Bibliometric Methods

摘要: 竹叶花椒(Zanthoxylum armatum)作为一种具有高经济价值的药用植物，因其独特的药理活性和生态重要性而受到广泛关注。本文基于Web of Science数据库中的文献计量分析，回顾了自1983年至2024年竹叶花椒的研究进展与趋势。通过对相关文献的检索和筛选，最终确定了293篇高质量的学术论文作为分析对象。研究结果显示，竹叶花椒的研究经历了一个从初期的零星探索到近十年来的迅速增长过程，特别是在2016年之后，研究活动显著增加，每年的文献发表数量明显上升。研究主题广泛涵盖资源调查管理、化学成分与药理活性分析，以及在医学和化工领域的应用等多个方面。中国、印度和巴基斯坦是竹叶花椒研究的主要贡献国，尤其是中国，在该领域的研究尤为突出，四川农业大学等机构在论文数量和研究质量上均表现优异。通过对关键词的共现网络分析，我们识别出竹叶花椒研究的七个主要聚类，包括化学成分、药用价值、遗传多样性保护、基因组学、绿色合成技术、生产性能优化等。这些发现不仅揭示了竹叶花椒研究的现状，也为未来的研究方向提供了参考。此外，竹叶花椒的基因组学研究取得了重要进展，多个基因家族的功能分析揭示了其在生长发育中的作用。本文的研究为竹叶花椒的未来研究方向提供了参考，并揭示了其作为药用植物的巨大潜力。

Abstract: Zanthoxylum armatum, commonly known as prickly ash, is a medicinal plant of high economic value that has garnered widespread attention due to its unique pharmacological activity and ecological significance. This paper conducts a bibliometric analysis based on the Web of Science database, re-viewing the research progress and trends of Zanthoxylum armatum from 1983 to 2024. Through lit-erature retrieval and selection, we identified 293 high-quality academic papers for analysis. The re-sults indicate that research on Zanthoxylum armatum has evolved from sporadic early explorations to rapid growth in the past decade, especially since 2016, when research activities significantly in-creased and the annual publication volume rose dramatically. The research topics encompass re-source survey and management, chemical composition and pharmacological activity analysis, as well as applications in medicine and chemical engineering. China, India, and Pakistan are the primary contributing countries in this field, with China standing out, particularly with institutions like Sichuan Agricultural University excelling in both publication quantity and research quality. Through co-occurrence network analysis of keywords, we identified seven major clusters in Zanthoxylum armatum research, including chemical composition, medicinal value, genetic diversity conservation, genomics, green synthesis technology, and production performance optimization. These findings not only reveal the current state of Zanthoxylum armatum research but also provide insights for future research directions. Furthermore, significant progress has been made in its genomic studies, with functional analyses of multiple gene families elucidating their roles in growth and development. This study offers references for future research directions on Zanthoxylum armatum and highlights its immense potential as a medicinal plant.

1. 引言

花椒属(Zanthoxylum)是芸香科的一种药用植物，在全球各地分布有225种[1]。其中竹叶花椒(Zanthoxylum armatum DC.)是一种高价值物种，由于破坏性采伐和繁殖限制而面临威胁[2]。竹叶花椒主要分布在东亚地区，尤其是中国的西南部、印度、尼泊尔和巴基斯坦等地，通常生长在山地和温暖的气候环境中[3]。竹叶花椒具有多种药理活性，包括显著的抗炎和镇痛作用，其酰胺成分能够提供麻木感并展现临床应用潜力[4]。此外，来自该植物果实的刺激性药物通过调节AMPK/PI3K/Akt信号通路和减少氧化应激，显示出改善2型糖尿病的潜力[5]，而叶子的甲醇提取物也表现出显著的抗糖尿病活性[6]。竹叶花椒还展现出强大的抗氧化特性[6] [7]以及对多种病原体的抗菌和抗真菌活性[7]。其药理活性主要归因于植物中的生物碱、木脂素、萜类和类黄酮等化学成分[8]。在传统医学中，竹叶花椒被用于治疗牙痛、哮喘和消化问题，而其丰富的生物活性代谢物使其成为现代新药开发中的有前途候选药物[9] [10]。本研究旨在通过文献计量学的方法，系统回顾并分析1983年至2024年间关于竹叶花椒的研究进展，以期为竹叶花椒的保护、利用和未来发展提供科学依据，并推动该领域的研究向前发展。

2. 材料与方法

2.1. 文献检索与过滤

我们于2024年9月30日在Web of Science核心合集SCI-Expanded索引中检索主题词“Zanthoxylum armatum”，共得到315篇相关文献。筛选文献类型为“article”语言为English，得到294篇文献。剔除一篇已撤稿论文，最终得到293篇文献。为避免因数据更新导致的文献检索数量及引用变化，在当天将数据导出为纯文本格式，之后人工对数据完整性进行检验。

2.2. 数据分析及可视化

从Web of Science检索结果分析中获取发表年份，以及排名前10的研究方向、作者、国家、机构、资助机构信息。在Excel中对年发表文章数量、发文量排名前10的国家和机构通过条形图进行可视化。在VOSviewer中选择发表论文数量不低于5篇的作者构建作者合作网络图。对作者关键词和Keyword-plus进行消歧，选择关键词出现频次不低于5次的关键词构建共现网络图，并获取出现频次前20的关键词列表。通过R程序bibliometrix包统计作者文献计量指标，并绘制作者生产效率图。通过biblioshiny可视化界面绘制国家、机构、作者桑基图。

3. 结果与分析

3.1. 发文量分析

本研究共获取到1983~2024年发表的293篇文献，年增长率9.13%，平均文献年龄5.22年。图1显示相关研究经历了从稀少到逐渐繁荣的发展过程。根据文献发表数量和趋势，我们将竹叶花椒的研究分为三个阶段。早期阶段(1983~2000年)：在这一阶段，文献发表数量非常少，自1983年至1999年间，除了1993年(2篇)和1999年(3篇)，其余年份几乎没有发表。增长阶段(2001~2015年)：2000年后，文献数量逐渐上升，尤其是在2010年至2015年间，发表数量明显增加。2015年达到10篇。快速发展阶段(2016~2024年)：2016年后，发表数量大幅提升，尤其在2017年至2022年间，年均发表超过18篇。2023年达到历史最高的45篇，显示出该领域的研究热情持续高涨。

Figure 1. Trends in the number of published papers

图1. 年发表文献数量趋势

3.2. 作者分析

共有作者1332名，篇均作者6.59名。为探究竹叶花椒的主要研究人员，我们统计了发表文献数量最多的前10名作者(表1)，并通过bibliometrix包计算了他们的H指数、G指数、M指数和总被引量。其中6名作者来自四川农业大学，2名来自重庆文理学院，西北农林科技大学和兰州理工大学各有1名，显示出四川农业大学在该领域的研究地位。四川农业大学林学院龚伟、王景燕分别以21篇、17篇排名第一、第二，西北农林科技大学林学院魏安智以13篇排名第三。

Table 1. Top 10 authors’ institutions and statistical indicators

表1. Top 10作者所属机构及统计指标

姓名	机构	H指数	G指数	M指数	总被引	论文	起始年份
魏安智	西北农林科技大学林学院	8	12	0.80	217	12	2015
叶萌	四川农业大学林学院	6	10	0.67	302	10	2016
郭涛	兰州理工大学	6	12	0.43	172	12	2011
陈泽雄	重庆文理学院	5	9	0.83	82	12	2019
龚伟	四川农业大学林学院	5	8	0.71	77	21	2018
王景燕	四川农业大学林学院	5	8	0.71	69	17	2018
惠文凯	四川农业大学林学院	5	6	1.00	41	13	2020
张志清	四川农业大学食品学院	4	10	0.57	113	10	2018
唐宁	重庆文理学院	4	7	0.80	53	10	2020
侯晓艳	四川农业大学食品学院	4	8	0.67	64	9	2019

我们对发表文章数量 ≥ 5篇的作者在VOSviewer中进行作者合作分析，共有45名作者符合标准，形成10个聚类(图2(A))。从图中可以看出，竹叶花椒领域形成了4个较大的研究团队。红色聚类为成都中医药大学饶朝龙领导的研究团队，主要关注竹叶花椒提取物对细胞和动物模型的生物效应，尤其是在细胞周期调控[11]、肝损伤[12] [13]、神经毒性[14]、代谢调控[15]等方面的影响。值得注意的是该团队成果均为2024年发表，表明其是竹叶花椒研究领域的最新参与者。黄色聚类代表由四川农业大学龚伟、王景燕、惠文凯等人组成的研究团队。该团队进行了全基因组范围内的转录组组装和基因家族分析，包括MBF1 [16]、RR [17]、MADS-box [18]等基因家族，并探索了这些基因在不同组织和环境压力下的表达模式。通过转录组和植物生长物质分析，在共表达网络中鉴定了21个关键候选物，为揭示竹叶花椒的花性分化及其调控因子提供了基础[19]。此外在植物抗逆与农业水肥管理中开展了大量研究[20]-[23]。绿色聚类为陈泽雄、唐宁等人形成的研究团队，他们成功完成了竹叶花椒的染色体级别基因组组装，提供了竹叶花椒基因组学研究的重要参考基础[24]。蓝色聚类为四川农业大学食品学院张志清和侯晓艳等人组成的团队，其主要关注竹叶花椒的品质评估[25] [26]、食品保鲜[27]等方面。

图2(B)显示了前10作者的产出效率，横轴为年份，圆圈大小代表文献数量，颜色深浅代表每年被引用的次数。郭涛是其中最早开展竹叶花椒相关研究的，发现乙酸乙酯提取物显示出显著的镇痛和抗炎活性，其抗炎效果可能与提取物中鉴定的木脂素成分有关[28]。魏安智以SRAP标记对花椒种质资源的遗传多样性和亲缘关系研究[29]，开启对竹叶花椒遗传结构与系统发育领域的相关研究[30]-[33]。大部分研究者是在2018年及以后加入竹叶花椒研究领域的，这也与图1中的文献发表量增长趋势相一致。反映出竹叶花椒越来越受到研究人员的关注。

Figure 2. Author analysis. (A): Author collaboration network, the colors represent different clusters, and the node size represents the number of articles. (B): Author productivity, the node size represents the number of articles published in the year, and the color depth represents the number of citations in the year

图2. 作者分析。(A)：作者合作网络，颜色表示不同聚类，节点大小表示文章数量。(B)：作者生产效率，节点大小表示当年发表文献数量，颜色深浅代表年被引次数

3.3. 国家与机构分析

共有来自40个国家的428家机构参与到竹叶花椒的相关研究之中。发表文献数量排名前三的国家分别是中国(154篇)、印度(81)和巴基斯坦(43) (图3(A))，这与竹叶花椒的地理分布相一致[3]。发表相关论文数量排名前10的机构中，除排名第二的印度科学与工业研究委员会(39篇)以及排名第七的巴基斯坦伊斯兰堡COMSATS大学(14篇)外，其余八所机构都属于中国(图3(B))，反映出中国在竹叶花椒研究领域中的优势地位。值得注意的是国内的八所机构几乎都分布于中国西南部的竹叶花椒分布区，再一次反映出物种资源可及性对科学研究的影响。在国内研究机构中，四川农业大学以61篇的论文数量领先，其次是成都中医药大学(27篇)和西南大学(18篇)。图3(C)是通过biblioshiny绘制的由Top 10国家、机构和作者绘制的桑基图，展示了三者之间的相互关系。矩形节点的高度与合作网络中某个国家、机构或作者出现的频率成正比，节点之间连线的宽度与连接数成正比。从图中可以看出中国是最大的节点，其次是印度和巴基斯坦。

Figure 3. Analysis of countries and institutions. (A): Top 10 countries by number of publications. (B): Top 10 institutions by number of publications. (C): Sankey diagram of top 10 countries, institutions, and authors

图3. 国家与机构分析。(A)：发文量Top 10国家。(B)：发文量Top 10机构。(C)：Top 10国家、机构、作者桑基图

3.4. 引文分析

论文被引次数反映了其学术影响力，我们统计了被引频次最高的10篇论文(表2)。其中中国作者发表的论文数量虽然只有2篇，但其总被引分列2、3，年均被引频次排名前二，显示出其具有较高的学术影响力。但与前述中国拥有最大的文献发表数量相比，凸显出国内高影响力研究缺乏，相关研究水平还需进一步提高。从研究内容来看，这10篇论文可以分为3类。第一类是植物资源调查管理类，例如Bhatia H [34]、Amjad MS [35]、Kunwar RM [36]分别在印度、巴基斯坦和尼泊尔进行的药用植物资源调查研究，Xu DP使用MaxEnt模型预测了中国花椒的分布[37]。这类基础研究为厘清竹叶花椒的地理分布提供了可靠依据，并为后续的种质资源保存管理提供了基础。第二类是竹叶花椒的化学成分与药理活性研究，例如Feng XY对花椒中的挥发性有机物鉴定[38]，Bhatt V对花椒中黄酮类化合物、木脂素、香豆素和酰胺进行了定量和鉴定[39]，Kalia NK和Kumar V对花椒中的酰胺和木脂素研究[40] [41]。第三类则是竹叶花椒提取物在医学及化工领域的应用研究，例如Ranawat L研究了花椒树皮乙醇提取物对CCl₄诱发的大鼠肝损伤的保肝作用[42]，以及Ramesh AV使用花椒叶水提取物可有效吸附有机污染物亚甲蓝[43]。

Table 2. Top 10 papers with the highest total citation frequency

表2. 总被引频次Top 10论文

标题	第一作者	年份	期刊	总被引	年均被引
Ethnomedicinal plants used by the villagers of district Udhampur, J&K, India [34]	Bhatia H	2014	J Ethnopharmacol	124	11.27
Modeling the distribution of Zanthoxylum armatum in China with MaxEnt modeling [37]	Xu DP	2019	Glob Ecol Conserv	115	19.17
Discrimination and characterization of the volatile organic compounds in eight kinds of huajiao with geographical indication of China using electronic nose, HS-GC-IMS and HS-SPME-GC-MS [38]	Feng XY	2022	Food Chem	109	36.33
Hepatoprotective activity of ethanolic extracts of bark of Zanthoxylum armatum DC in CCl4 induced hepatic damage in rats [42]	Ranawat L	2010	J Ethnopharmacol	105	7.00
Facile green synthesis of Fe3O4 nanoparticles using aqueous leaf extract of Zanthoxylum armatum DC. for efficient adsorption of methylene blue [43]	Ramesh AV	2018	J Asian Ceram Soc	84	12.00
Descriptive study of plant resources in the context of the ethnomedicinal relevance of indigenous flora: A case study from Toli Peer National Park, Azad Jammu and Kashmir, Pakistan [35]	Amjad MS	2017	PLoS One	75	9.38
Simultaneous quantification and identification of flavonoids, lignans, coumarin and amides in leaves of Zanthoxylum armatum using UPLC-DAD-ESI-QTOF-MS/MS [39]	Bhatt V	2017	J Pharmaceut Biomed	69	8.63
Medicinal plants, traditional medicine, markets and management in far-west Nepal [36]	Kunwar RM	2013	J Ethnobiol Ethnomed	66	5.50
A New Amide from Zanthoxylum armatum [40]	Kalia NK	1999	J Nat Prod	62	2.38
Quantitative and structural analysis of amides and lignans in Zanthoxylum armatum by UPLC-DAD-ESI-QTOF-MS/MS [41]	Kumar V	2014	J Pharmaceut Biomed	60	5.45

3.5. 主题分析

本研究将作者关键词与WoS标注的Keyword-plus构成的关键词集合进行分析，在对同义词进行合并后，通过VOSviewer对出现频次 ≥ 5的关键词构建共现网络，共有63个关键词符合条件并形成7个聚类，如图4(A)所示。随后叠加平均发表年份，以显示关键词热度随时间的变化，如图4(B)所示。此外，还获取了出现频次排名前20的关键词频次及其总连接强度(表3)。总链接强度表示该关键词与其他关键词之间的连接强度，总链接强度越高表明该关键词在相关文献中与其他关键词的联系越紧密，通常表明该领域的研究热点或主题的重要性。

Figure 4. Keyword co-occurrence analysis. (A): Keyword co-occurrence cluster analysis, node colors represent different clusters. (B): Keywords superimposed on average publication year, node size represents keyword frequency, node connection width represents keyword connection strength, and colors from purple to yellow represent years from far to near

图4. 关键词共现分析。(A)：关键词共现聚类分析，节点颜色代表不同聚类。(B)：关键词叠加平均发表年份，节点大小代表关键词出现频次，节点连线宽带代表关键词连接强度，颜色从紫色到黄色代表年份从远到近

图4(A)中蓝色和黄色代表了竹叶花椒的早期研究领域。其中蓝色聚类反映了对竹叶花椒提取物在药用价值方面的研究，主要包含化学成分(chemical-composition)、生物碱(alkaloids)、保肝活性(hepatoprotective activity)、毒性(toxicity)等关键词。黄色聚类主要包含遗传多样性(genetic diversity)、diversity(多样性)、conservation (保护)，体现出研究人员对花椒物种多样性及资源保护方面的关注。随后研究重点转向紫色聚类，即竹叶花椒叶片和果实提取物中的黄酮类化合物(flavonoids)和烷基酰胺(alkylamides)化合物，其中对烷基酰胺的研究是一个新兴的热点。图4(A)中右侧的红色、青色和绿色聚类则分别反映三种最新的研究趋势。红色聚类主要包含基因(genes)、表达(expression)、转录组(transcriptome)、转录因子(transcription factor)、拟南芥(Arabidopsis)等关键词，表明对竹叶花椒的研究已经逐渐深入到分子水平。青色聚类体现了竹叶花椒研究向应用领域转化的趋势，主要涉及相关抗菌材料的绿色合成(green synthesis)技术。绿色聚类则聚焦于竹叶花椒的实际生产，关注产量(yield)、抗逆性(tolerance)、生长(growth)、性能(performance)等。

Table 3. Top 20 keywords by frequency

表3. 频率Top20关键词

关键词	keyword	出现频次	总连接强度
竹叶花椒	Zanthoxylum armatum	161	444
精油	essential oils	40	135
提取	extraction	31	115
抗氧化活性	antioxidant activity	30	101
成分	constituents	29	111
叶	leaves	28	118
木脂素	lignans	26	93
植物	plants	24	49
鉴定	identification	23	71
生长	growth	21	65
药用植物	medicinal-plants	21	51
芸香科	rutaceae	20	53
黄酮类化合物	flavonoids	18	83
化学成分	chemical-composition	17	65
果实	fruit	14	59
烷基酰胺	alkylamides	13	58
抗真菌活性	antifungal activity	13	51
多样性	diversity	13	30
细胞凋亡	apoptosis	12	39
生物碱	alkaloids	11	43

4. 讨论

通过对1983年至2024年间关于竹叶花椒的293篇相关文献的分析，我们发现竹叶花椒的研究经历了从初期的零星探索到近十年来的迅速增长。竹叶花椒的研究始于上世纪80年代，但直到2000年前，相关文献极少，仅偶见于1993年和1999年。此后，随着人们对竹叶花椒药用价值的认识加深，研究开始逐步增多。2001至2015年间，研究活动逐渐活跃，特别是2010年之后，论文发表数量显著提升。到了2016年至今，竹叶花椒的研究进入了快速发展的阶段，每年发表的文献数量大幅增加，特别是在2023年达到了45篇的历史新高。通过对文献的主题分析，我们可以看到竹叶花椒的研究主题随着时间的推移而变化和发展。早期研究主要集中在资源调查[34]-[36]和基本的化学成分分析[8] [40]，而近年来则更加注重基因组学、药理学以及竹叶花椒在医药和食品工业中的应用。目前竹叶花椒已成为了一个新兴的研究热点。这不仅体现了竹叶花椒作为一种重要药用植物的科研价值，也反映了全球范围内对可持续利用自然资源的日益重视。

在竹叶花椒的研究领域，中国处于领先地位，特别是在西南地区的高校和研究所如四川农业大学、成都中医药大学等，它们不仅在论文数量上占据优势，而且在竹叶花椒的基础生物学研究[23]、遗传多样性分析[31] [32] [44] [45]以及功能成分的药理作用[9] [46] [47]方面也做出了重要贡献。研究团队之间的合作紧密，形成了多个具有明确研究方向的合作网络。例如，四川农业大学的龚伟、王景燕等人专注于基因组学和分子生物学研究，而成都中医药大学饶朝龙团队则侧重于生物活性成分的功能验证。

随着2021年竹叶花椒的染色体水平基因组的发布[48]，竹叶花椒基因水平研究的快速发展。目前已经有多个竹叶花椒的基因家族的全基因组鉴定及其功能分析。例如，MADS-box蛋白的研究表明，ZaMADS80在花发育中扮演着重要角色，进一步推动了对竹叶花椒花形成机制的理解[49]。RWP-RK蛋白的全基因组鉴定显示，这些转录因子在胚胎发育及无融合生殖中发挥着关键作用[50]。此外，生长调节因子家族的研究确认了ZaGRF6在叶片大小和寿命调控中的重要性，提供了关于竹叶花椒生长发育的深入见解[51]。HD-ZIP基因家族成员的功能分析揭示了其在刺的发育中扮演的重要角色，为理解竹叶花椒特有性状提供了分子基础[52]。BZR基因家族的研究则表明，ZaBZR1在抗旱性方面具有重要功能，帮助植物在逆境条件下进行适应[53]。MBF1基因家族在不同组织和胁迫条件下的表达模式分析，进一步说明了这些基因在应激反应中的作用[16]。而RR基因家族成员的全基因组特征化及C型RR的功能分析也揭示了这些基因在植物生长与发育中的多重角色[17]。此外，PIN生长素转运蛋白基因家族的研究显示，这些转运蛋白在生长素运输和植物发育过程中具有重要作用[54]。

基于现有研究趋势，预计未来竹叶花椒的研究将会更加关注其遗传改良、生态适应性以及生物活性成分的深度开发。无融合生殖是花椒属植物的一个重要特性，对其具体调控机制及关键基因的研究将具有重要的理论和应用价值，需要得到进一步研究关注。随着基因编辑技术的进步，如何通过基因工程手段提高竹叶花椒的产量和品质也将是一个值得关注的方向。此外，跨学科的研究合作，如将生态学、分子生物学与药理学相结合，将进一步推动竹叶花椒研究的发展。

5. 小结

在本研究中，我们对竹叶花椒自1983年至2024年的研究进展进行了系统的文献计量分析。通过对293篇高质量学术论文的筛选与分析，结果表明，该领域的研究经历了显著的增长，尤其是在2016年后，相关文献的发表数量大幅上升。这一增长反映了竹叶花椒在药用价值和生态重要性方面的日益受到重视。研究主题涵盖了资源调查与管理、化学成分及药理活性分析，以及其在医学和化工领域的应用等多个方面。其中，中国、印度和巴基斯坦是主要的贡献国，中国的研究表现尤为突出，四川农业大学等机构在论文数量和研究质量上均名列前茅。通过对关键词共现网络的分析，我们识别出了七个主要研究聚类，揭示了该领域的研究热点和未来发展方向。这些聚类包括化学成分、药用价值、遗传多样性保护、基因组学、绿色合成技术以及生产性能优化等，显示了竹叶花椒研究的多样性和潜力。此外，基因组学的研究进展为深入理解竹叶花椒的生长发育机制提供了新的视角。总体而言，本研究为竹叶花椒的未来研究方向提供了重要参考，彰显了其作为重要药用植物的巨大潜力。

致 谢

感谢Massimo Aria和Corrado Cuccurullo开发了开源的bibliometrix和biblioshiny文献计量分析与可视化工具。

基金项目

四川省自然科学基金：RWP-RK家族成员基因调控竹叶花椒无融合生殖的分子机制研究(2022NSFSC0089)。