全球气候变化、土壤盐渍化及重金属污染等是影响农业生产和土壤生态环境的严重问题。提高耕地土壤质量，增强植物抗逆性，促进植物生长，增加农作物产量是当前农业可持续发展的重大现实需求。植物根际促生长细菌 (Plant growth-promoting rhizobacteria，PGPR) 能够改善土壤质量，抑制病原物微生物，增强植物抗逆性，促进植物生长，兼具农业增产、生物防治和环境治理的功效^[1]。近几年，随着土壤环境日益恶化，PGPR提高植物抗逆性与生态修复功能也备受关注^[2]。

含有ACC脱氨酶 (1-aminocyclop ropane-1-carboxylate deaminase) 的PGPR能够利用并分解植物产生的乙烯合成前体ACC，将ACC分解形成α-丁酮酸和氨气，从而抑制植物体内乙烯合成，缓解植物因受到逆境胁迫产生大量乙烯而造成的抑制作用，提高植物在干旱、盐胁迫及重金属污染等逆境条件下的耐受能力^[3-5]，同时还可以增加根际土壤中的碳、氮营养^[6]。当今我国土壤环境问题突出，耕地土壤环境质量堪忧，ACC脱氨酶的研究与应用越来越凸显其潜在的价值^[7]。ACC脱氨酶的开发与应用对改善农田土壤质量、提高土壤肥力、提高农作物产量、减少农药化肥污染等具有重要意义。为全面了解ACC脱氨酶方面的作用机理与应用研究进展，本文采用文献计量分析的方法，对1991−2016年科学引文数据库的Web of knowledge的Web of science^TM核心合集中ACC脱氨酶研究文献进行统计分析，旨在了解当前国际研究现状，以便推动我国ACC脱氨酶相关研究及其在土壤污染修复中的应用。

1 数据来源与分析方法

利用美国科学信息研究所 (ISI) Web of knowledge的Web of science^TM核心合集，数据采集范围为1991年−2016年 (1991年之前文献量较少未做统计)，数据检索时间为2016年4月20日，数据库更新时间为2016年4月20日。采用基本检索方式，用“ACC deaminase”、“1-aminocyclop ropane-1-carboxylate deaminase”作为主题词，以“OR”关系进行检索，文章类型选择Article、Review和Proceeding paper，获取相关文献共计625条。核心期刊分析使用ISI的期刊引证报告JCR (Journal citation reports) 及Bibexcel进行数据清理与分析 (主要针对机构、作者和关键词的同义归并等)。

2 结果与分析 2.1 全球及国家发文趋势分析

表 1结果表明，1991–2016年文献发表量总数前十的国家从高到低依次为：印度、加拿大、巴基斯坦、中国、美国、韩国、日本、德国、意大利、俄罗斯。其中，发文量排名前五的国家的发文总量超过全球发文量的一半以上，达到70.68%。印度和加拿大的发文量明显高于其他国家，分别占ACC脱氨酶研究论文总数的19.39%和17.95%。加拿大的发文影响力远远高于其他国家，被引总次数达到6 343，平均每篇被引次数为56.63，说明加拿大在此研究领域占据主导地位。中国的发文总量为65，占全部发文量的10.42%，排名第四，但被引总次数却较为落后，仅为529，平均每篇被引次数仅为8.14，说明论文整体影响力不高，研究力量仍需进一步加强。此外还统计了H指数，H指数表示有H篇论文至少被引用H次，H指数越高，表明论文影响力越大。H指数排名前三的国家分别是加拿大、印度和美国，与按论文被引总次数排序一致。

选择全球及印度、加拿大和中国的发文量按发表年份汇总分析，结果见图 1。由图 1可知，在Web of science数据库中，全球范围内关于ACC脱氨酶的研究自2006年开始进入快速发展阶段，在2008年发文量达到巅峰之后略有下降，自2010年发文量又进入到快速稳步攀升阶段。1991年开始出现关于ACC脱氨酶的研究论文，共2篇，其中日本北海道大学和美国孟山都公司各发表一篇。由美国孟山都Klee等^[8]发表在Plant Cell上的“Control of ethylene synthesis by expression of a bacterial enzyme in transgenic tomato plants”，被引次数达到255。加拿大的首篇论文发表于1994年，是由滑铁卢大学Glick等^[9]发表于Canadian Journal of Microbiology上的“1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid deaminase mutants of the plant-growth promoting rhizobacterium Pseudomonas putida GR12-2 do not stimulate canola root elongation”，被引次数为132。中国的首篇论文是2007年大连海事大学Ji等^[10]发表的一篇会议论文“Effects of plant growth-promoting rhizobacteria on the seedling growth of oat and annual ryegrass under salt stress”，被引次数为0。印度自2004年发表首篇论文以来，直接进入到稳步快速发展阶段，与全球研究趋势相保持一致。加拿大逐年的发文量虽然较低，但发文影响力高，每年平均引用次数达到276.30。相比之下，中国ACC脱氨酶研究无论在起步还是发展阶段，都存在一定差距。

2.2 研究机构分析

在统计范围内，发文量全球排名前十的研究机构见表 2。这10个研究机构发文量共计257篇，占全球发文的41.12%。其中，加拿大滑铁卢大学无论在发文数量还是影响力方面都遥遥领先，总发文量为100，被引总次数达到5 564，平均每篇被引次数达55.64。从单篇影响力来看，俄罗斯科学研究院农业微生物研究所的平均影响力也较高，平均每篇被引次数为49.36，排名第二。从近五年发文量来看，巴基斯坦费萨拉巴德农业大学排名第一，其次是加拿大滑铁卢大学和韩国国立忠北大学。从近五年发文量百分比来看，伊朗德黑兰大学、中国南京农业大学和韩国全北国立大学近几年的研究发展呈现出强劲势头，分别占相应国家总发文量的87.50%、83.33%和77.78%。中国ACC脱氨酶的研究力量主要集中于南京农业大学，发文量排名第五，被引总次数排名第六，近五年发文量排名第三。

2.3 作者分析

统计范围内，发文量排名前十的作者见表 3。他们分别来自加拿大、巴基斯坦、俄罗斯、韩国四个国家，其中来自巴基斯坦4位，其余3个国家分别2位。这10位作者累积发文量为259篇，占所有作者发文总量的41.44%。来自加拿大滑铁卢大学的Glick BR发文量97，被引总次数5 428，发文量与文章影响力均排名第一，明显高于其他作者。来自俄罗斯的两位作者Belimov AA和Safronova VI按发文量分别排名第四和第八，但按被引总次数和篇均被引次数排名，均名列前茅，说明俄罗斯的这两位作者虽然发文量少，但文章影响力较高。发文量前十的作者中暂无中国作者列入。从H指数排名来看，前四位作者分别是Glick BR、Zahir ZA、Arshad M和Madhaiyan M，与发文数量排名基本一致，但与被引总次数和篇均被引次数排序有些出入，说明H指数能够减少为高度引用论文或尚未被引用论文分配的不当权重。

2.4 学科领域分析

关于ACC脱氨酶研究涉及的主要学科领域分布情况见表 4。该研究方向涉及最多的10个学科，微生物学位居首位，发文量占30.56%，其他学科依次为生物技术与应用微生物学、植物科学、农业及生态环境科学等。其中说明ACC脱氨酶的研究方向更多倾向于农业生产、环境保护以及交叉学科的研究。

2.5 载文期刊分析

统计范围内，全球ACC脱氨酶研究发文量排名前十的期刊见表 5。这10种期刊总共发文171篇，占总发文量的27.36%，平均影响因子是2.078。载文量最多的期刊是“Canadian journal of microbiology”，影响因子为1.221，发文量为25篇，被引总次数、篇均被引次数及H指数也均以绝对优势位居第一。但该期刊的影响因子低于平均值，表明单纯以影响因子的高低评价论文的学术价值并不合理。单篇最高引用次数排名第一的期刊是“Plant and soil”，达到580，影响因子2.952。从载文期刊综合数据分析，收录ACC脱氨酶研究的期刊较为分散，平均影响因子较低，多集中于微生物学、植物学以及土壤学领域。

2.6 高被引论文分析

一定时期内，高被引论文能够反映学术界对某一领域关注的重点及关注程度。统计范围内，1991–2016年Web of science数据库中ACC脱氨酶方面被引次数最高的前十篇论文见表 6。从国别来看，加拿大4篇，以色列2篇，俄罗斯、美国、奥地利、巴基斯坦各1篇。再一次说明加拿大在ACC脱氨酶方面的研究处于国际领先地位，中国尚无作者进入此行列。在这10篇论文中，被引次数最高的是发表在“Plant and Soil”，其作者来自加拿大曼尼托巴大学，被引总次数达580，平均每年被引次数为41.64。8篇高引论文集中发表于2003−2005年，而其中又有5篇关注非生物环境胁迫条件下ACC脱氨酶对植物的促生长作用，这表明ACC脱氨酶提高植物抗逆性是这一时期的关注热点。

2.7 研究内容与关注热点分析

2.7.1 全球及国家的高频关键词: 通过对1991−2016年间全球及印度、加拿大和中国科研人员发表的ACC脱氨酶相关文献的关键词进行词频分析。词频数居前十名的关键词列于表 7。从全球范围来看，植物 (根际) 促生菌 (PGPR/PGPB) 以绝对优势排名第一，词频次数为195，说明ACC脱氨酶主要是作为促植物生长特性被研究关注。进一步说，ACC脱氨酶主要集中于包括Pseudomonas、Bacillus在内的根际细菌、内生细菌，以及在环境胁迫条件下 (高盐、重金属等) 对植物生长促进作用的研究。因此，植物修复 (Phytoremediation) 也成为全球范围内的关注热点之一。除此之外，通过印度、加拿大和中国的比较可知，印度学者比较注重同时具有其他促植物生长特性，例如铁载体，或同时具有重金属抗性的菌株研究；加拿大学者更加注重在农业技术及农业生产方面的应用价值；而中国的科研人员在重金属抗性菌株、植物与微生物之间的互作及微生物群落方面有更多的关注。

2.7.2 不同时期的关键词分析: 将1991−2016年发表的ACC脱氨酶的研究论文分为5个时间段：1991−1995年、1996−2000年、2001−2005年、2006−2010年及2011−2016年。通过对高频关键词和新出现的关键词词频数进行统计分析，得到不同时期内ACC脱氨酶研究热点的变化。从表 8可知，1991−1995年，统计到的关键词只有7个，主要集中于PGPR、ACC以及菌肥的研究上，说明这一时期的研究刚刚起步；1996−2000年，除PGPR、ACC之外，乙烯、ACC合成酶成为新的高频关键词，说明该阶段重点关注具有ACC脱氨酶活性的PGPR促进植物生长的机理研究，此外这一阶段还新出现了生物技术等应用方面的关键词，例如植物修复技术、生物防治、转基因番茄等；2001−2005年，与上一阶段相比，植物修复、植物防治、转基因番茄以及重金属等关注度增加，并新出现了根际细菌群落、具有重金属抗性的PGPB等关键词；2006−2010年，这一时期是ACC脱氨酶研究快速发展的阶段，出现了很多新的高频关键词，如溶磷作用、固氮螺菌、肌醇六磷酸酶、内生细菌、结瘤、耐盐菌等，说明这一时期更关注新的PGPR及其促植物生长特性的发掘与研究，同时也更多地关注到PGPR促进植物生长作用机理的研究；2011−2016年，这一阶段在前期研究的基础上表现出进一步的延伸和发展，PGPR/PGPB、根际细菌、内生细菌、油菜、水稻仍然列为高频关键词，同时还出现了促植物生长复合特性、抗氧化剂、干旱胁迫、挥发性有机化合物等新的高频关键词，说明这一阶段的研究延伸到更多类型的非生物胁迫条件下，ACC脱氨酶对植物生长及其耐受性的影响。除此之外，从生物菌肥、生物杀菌剂、可持续农业等关键词可以看出，这一阶段的ACC脱氨酶研究已有向农业生产实际应用发展的趋势。

2.7.3 不同类型的关键词分析: 含有ACC脱氨酶的PGPR能够缓解植物因受到逆境胁迫产生大量乙烯而造成的抑制作用，提高植物在干旱、盐胁迫、洪涝、低温及重金属污染等逆境条件下的耐受能力。因此，将1991−2016年发表的ACC脱氨酶的研究论文中出现的关键词按照植物类型、微生物类型、环境胁迫类型分类排序，以此来分析ACC脱氨酶方面研究和应用较多的植物、微生物及环境胁迫种类 (表 9)。从植物类型来看，主要以农作物为主，其中以水稻、小麦、油菜为关键词的频次分别排名前三，说明ACC脱氨酶研究主要集中于对农作物生长及其耐受性的促进作用。从微生物类型可知，ACC脱氨酶主要是在细菌中被发现研究，其中假单胞菌属 (Pseudomonas)、芽孢杆菌属 (Bacillus) 和根瘤菌属 (Rhizobium) 的词频数分别达到58、38和27，排名前三，说明ACC脱氨酶在这三类细菌中被发现和研究最多。ACC脱氨酶在环境胁迫下的研究主要集中在非生物胁迫条件，其中盐胁迫、重金属、干旱成为研究热点，词频数分别达到62、47和26，明显高于对其他环境胁迫类型的关注度。

3 小结

随着土壤污染问题日趋严重，PGPR提高植物抗逆性与生态修复作用也日益得到关注。ACC脱氨酶作为逆境条件下PGPR促进植物生长的一种重要机理，其相关研究也自然受到全球范围的关注。各国学者积极不断地致力于ACC脱氨酶的作用机理与应用研究。研究论文数量在近几年呈现出持续增长态势，特别是在2010年以后，论文数量快速增长。其中印度、加拿大和巴基斯坦在ACC脱氨酶研究领域处于国际领先地位。加拿大的发文量和发文影响力均位于首位，研究力量集中，研究人员实力较强，如滑铁卢大学的发文篇数占加拿大总发文量的Glick BR发文篇数占86.61%，主要关注于ACC脱氨酶的作用机理及其在农业生产方面的应用价值。

ACC脱氨酶在农业生产及环境修复两方面的应用研究引起了微生物、植物、农业、生态环境等各界领域研究人员的广泛关注，并成为近几年相关领域内一直活跃的研究热点。ACC脱氨酶能够增强植物抗逆性，促进植物生长已被越来越多的科研人员在大田试验中所证实^[11-13]，这为解决农业增产、生物防治、环境治理等问题提供了新的希望和思路。中国在ACC脱氨酶方面的研究虽然起步较晚，但目前开展的相关研究也已取得一定进展。姚军朋等^[14]综述了ACC脱氨酶在提高作物抗逆性及产量和转基因技术等方面的国内外应用研究进展，展望了ACC脱氨酶在植物修复领域的应用价值及其对农业可持续发展的重要意义，并针对ACC脱氨酶应用研究尚存在的问题提出采取对策。

中国的发表论文数量虽然排名全球第四，但其影响力却较弱，研究实力有待提高。南京农业大学在ACC脱氨酶研究中显示出相对优势，其论文数量、被引总频次与篇均被引频次在全球范围内的研究机构中均排名前十。今后中国在ACC脱氨酶的研究要更加注重高水平论文的发表，要实现从量变到质变的飞跃，同时也要加强与高水平研究机构之间的合作，由高水平的个体研究机构带动该领域科研力量的整体提升。中国对ACC脱氨酶研究的关注热点体现出一定的特色和前瞻性，从植物修复、植物与微生物互作及微生物生态学等多个领域开展研究。目前利用PGPR强化植物修复重金属污染土壤的研究主要停留在修复效果的评价，然而，土壤修复的最终目的不仅仅是去除土壤中过量的重金属，更重要的是恢复土壤的生态生产功能。土壤微生物能够有效反映土壤重金属胁迫程度和健康状况，是土壤修复评价与调控的重要指标。但是，大量引入外源微生物对原有土壤生态环境的影响和作用机制目前还尚未清楚。另外，不同的PGPR影响植物生长及其重金属吸收特性的方式也不同，提高植物修复效率势必要阐明PGPR的促植物生长特性及其与土壤微生物、植物以及重金属之间相互作用的机制。因此，植物-微生物相互作用机制、微生物生态学也是今后该领域值得重点关注和跟踪研究的方向。