基于文献计量学的昆虫细胞色素P450研究发展态势分析

刘小宁，刘 宁，李 芬，马爱芳，马 纪，高希武

(1.新疆大学生命科学与技术学院，新疆生物资源基因工程重点实验室，乌鲁木齐 830046;2.新疆农科院农作物品种资源研究所，乌鲁木齐 830091;3.中国农业大学农学与生物技术学院，北京 100193)

细胞色素P450 酶系是广泛存在于生物体中的一类代谢酶系，是一种多功能氧化酶(冷欣夫和邱星辉，2001)，而细胞色素P450 是多功能氧化酶的重要组成部分，起着与底物结合以及末端氧化酶的作用(Gotoh，1992)。细胞色素P450 酶系具有底物广泛性和功能多样性的特点，可以代谢多种内源性物质(保幼激素及其类似物、蜕皮甾醇和脂肪酸等)和外源性物质(药物、植物次生物质及其毒素等)，其中对植物次生物质的代谢在昆虫对寄主植物的适应性方面起了主要作用，而对杀虫剂的代谢是昆虫产生抗药性的主要机制。因其在生物学上的重要性，自发现以来，一直作为生物学研究的一个重要对象(Nebert et al.，1991;Nelson et al.，1993，1996;Negishi et al.，1996;)。开展昆虫细胞色素P450 的研究，不仅对我们深入研究害虫的抗药性机制，植食性昆虫与植物的协同进化机制具有重要意义，还为新农药的设计研发、害虫治理新策略的研究提供理论依据。

总结与理性反思是科学发展的一个重要方法。对一门科学的发展历史的反思，最好的方法之一就是对该领域已有的研究成果进行总结归纳。为此，基于作者在害虫抗药性方面多年的研究和技术跟踪，利用文献计量法和词频分析法，对昆虫细胞色素P450 研究领域的成果进行梳理、总结和归纳，分析昆虫细胞色素P450 研究近年来的变化趋势，从科研论文的产出和研究范围等角度，揭示昆虫细胞色素P450 的研究动态，以期对昆虫细胞色素P450 的深入研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究材料

本文是以近年来正式发表的昆虫细胞色素P450 文献信息为研究材料，采用文献计量学对文献内容进行客观、系统和量化描述、分析，全面总结和分析昆虫细胞色素P450 的研究动向变化。

1.2 数据来源

为能较全面地反映昆虫细胞色素P450 的研究现状，本文数据来源于中国知网(CNKI)中的中国学术期刊全文数据库和Science Direct 电子期刊数据库。CNKI 数据库是目前世界上最大的连续动态更新的中文期刊全文数据库，收录国内学术期刊近8000种，全文文献总量3000 多万篇;Science Direct 电子期刊数据库全文收录了2000 余种Elsevier Science 公司出版的学术期刊，其中的1400多种期刊都是SCI、EI 等国际公认的权威大型检索数据库收录的各个学科的核心学术期刊。这两个数据库内容覆盖了自然科学、工程技术、农业、哲学、医学等24个学科，是目前的权威期刊文献检索工具。因此，基于这两个数据库来检索昆虫细胞色素P450 研究文献并对其进行统计分析，结果能够全面反映该研究领域的概貌。

1.3 检索策略

文献主题有着高度的相关性，故本文的检索策略是以主题为检索途径，分别在CNKI 数据库和Science Direct 电子期刊数据库中检索主题是“P450+昆虫”进行检索，文献的检索时段为1999-2012年。对获得的该时段发表的文献，通过文献篇名进行文献内容甄别，剔除所有的短讯、会议介绍等检索文献数，获取昆虫P450 研究文献总计中文文献206 篇、英文文献712 篇。

1.4 研究动态分析

词频分析法是利用能够揭示或表达文献核心内容的关键词在某一研究领域文献中出现的频次高低来确定该领域研究热点和发展动向的一种文献计量方法。关键词是用于表达文献主题内容的核心词汇，关键词搜索是一种重要的文献查询方法。如果某一关键词在其所在领域的文献中大量出现，则可反映出该关键词所表征的研究主题是该领域的研究热点(王芳，2007)。本文采用词频分析法对Science Direct 电子期刊数据库中昆虫细胞色素P450 的文献(1999-2012年)进行分析研究。

2 结果与分析

2.1 昆虫细胞色素P450 研究领域发展概况

在1999-2012年间，按上述检索方法共检索到英文文献712 篇，如图1 所示，国际上(含中国)的昆虫细胞色素P450 英文文献总量呈波浪式上升趋势，2012年，文献数达到顶峰为95 篇，是1999年文献数的413%。我国的昆虫细胞色素P450 文献数量在2006年前呈现平稳发展，后呈现出波浪式上升趋势，见图2。从国内外昆虫细胞色素P450 的研究文献数量及年际间的变动分析，昆虫细胞色素P450 作为重要的多功能代谢酶，其生物学重要性越来越得到人们的认识和关注，已经成为国内外学者、机构的研究重点和热点。

在对图1 和图2 的进一步比较分析中，在最能代表昆虫细胞色素P450 领域技术研究水平的英文文献上，可以看出我国文献数在1999-2005年间基本稳定，变动甚微;2006年开始变动放大并逐步上升，2012年，文献数达到顶峰的7 篇，占到当年国际英文文献数的7.4%，而1999年的英文文献数仅占当年国际英文文献的4.3%。结合中文文献数的年际间变化，可以肯定我国在1999-2005年期间，有关昆虫细胞色素P450 的研究团队相对集中，2005年后开始受到国内的广泛关注，研究团队相对扩大，研究的水平逐步提高，科技创新能力和水平与国际的差距逐步在缩小，一定程度上反映了我国目前的科技研究现状，以及科技自主创新能力与国际发达国家仍存在着不容忽视的差距。

图1 1999-2012年国际昆虫细胞色素P450 领域英文文献的年际分布Fig.1 The amount of literature in Science Direct database related to insect cytochrome P450 during 1999-2012

图2 1999-2012年中国昆虫细胞色素P450 领域文献的年际分布Fig.2 the amount of literature in CNKI related to insect cytochrome P450 during 1999-2012

2.2 中国昆虫细胞色素P450 领域文献的基金资助分析

科研论文是否获得各类科学研究基金的资助，一定程度上反映了学术研究的背景和质量;基金文献率的大小则反映出一个研究领域受资助、受关注的程度。经统计，1999-2012年国内细胞色素P450 研究领域有206 篇中英文文献，显示有基金支持的占全部文献的59.7%，其中76 篇文献得到两项或两项以上的基金资助，占总文献数的36.9%，说明了我国昆虫细胞色素P450 研究的国内实际需求，以及各级政府部门的重视和支持。通过基金项目的资助，能够保证研究者研究方向的稳定性和研究的连续性，提升研究深度和科研成果的质量。

2.3 昆虫细胞色素P450 的研究动态

依据表1、表2 的变化，综合考虑国内外文献数的年际间变化及时间序列，将1999-2012年对半划分成1999-2005年、2006-2012年2个时间段，文献中所出现的关键词对应排序，使相同或近似的关键词都聚集在一起，并对关键词进行规范和分类汇总，统计出各个关键词出现的频次，最后按频次的高低进行排列分析。

由表1 和表2 可以看出，关键词在两个时间段有着明显的变化，我们根据这种变化，将关键词分成3 大类:第1 类是词频相对稳定型，如家蝇、烟草天蛾和杀虫剂抗性等;第2 类是词频逐年增长型，例如果蝇、P450 基因、棉铃虫、埃及斑蚊和家蚕等;第3 类是新增型，从无到有，例如小麦瘿蚊、小菜蛾、褐飞虱、沙漠蝗、定量PCR、基因表达和Sf9 细胞等。

科技文献是体现技术研究水平的载体，关键词最能体现文献的研究内容，关键词的变化将在一定程度上反映出某个时间段技术研究的变化。在1999-2012年间，昆虫细胞色素P450 的研究出现了以下趋势和新的研究热点。第一，研究对象扩大化，不仅仅局限于果蝇等有限昆虫物种，由原来的模式昆虫果蝇向严重影响人们身体健康的卫生害虫(蚊类、蝇类)、给农业生产带来重大经济损失的农业害虫(棉铃虫、小麦瘿蚊和烟粉虱等)以及经济昆虫(家蚕)转变，这些昆虫成为新的研究对象;第二，研究层次的深化，研究内容从原来P450 酶的生物化学性质(Warren and Gilbert，1986;Rose and Terriere，1980)、简单分子生物学向纵深发展。自1985年Feyereisen 等从家蝇中分离出第一个昆虫P450 基因，便开始了昆虫P450 分子水平上的研究(Feyereisen et al.，1989)，到上个世纪90年代末期达到小高潮，主要表现为昆虫P450 基因的克隆及其表达规律研究(Wang and Hobbs，1995;Zhang and Scott，1996;Ranasinghe et al.，1997;Rose et al.，1997;Ranasinghe and Hobbs，1998;Scott et al.，1998;Li et al.，2001)，其后在2006年前后，深入到昆虫P450 基因功能与调控的研究(Mao et al.，2007;Zhang et al.，2013);第三，研究由理论向实践拓展，正是由于前期昆虫P450 蛋白和分子水平上大量研究成果的积累，人们的研究目光转向科技成果的转化应用研究，如中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所利用植物介导棉铃虫P450 基因RNA 干扰，获得了含CYP6AE14 相应序列的dsRNA 转基因植物，当棉铃虫进食这种转基因植物后，棉铃虫P450 基因的表达显著降低，继而致使棉铃虫生长缓慢，发育受到抑制(Mao et al.，2007)，这为棉铃虫等农业害虫防治探索特异性更强且环境安全的新技术奠定基础。

表1 基于Science direct 数据库1999-2006年昆虫P450 发表文章关键词频次分布Table 1 Statistical results of keyword frequency distribution of articles related to insect cytochrome P450 during 1999-2006 on the basis of Science direct database

表2 基于Science direct 数据库2007-2012年昆虫P450 发表文章关键词频次分布Table 2 Statistical results of keyword frequency distribution of articles related to insect cytochrome P450 during 2007-2012 on the basis of Science direct database

(续上表)

3 结论与讨论

通过对近十多年来，在昆虫细胞色素P450 研究领域，国内外公开发表的中英文文献进行查询，并按照文献计量学、关键词词频法进行分年度统计分析，为国内在昆虫细胞色素P450 的研究进行回顾，分析现状及所出现的动态变化，提出今后努力的方向和重点。从国内外机构、研究者所发表的英文文献呈现出逐年增加的态势，显示出有关昆虫细胞色素P450 的研究日益受到国内外学者、研究机构的重视，研究的深度日益加深。研究的昆虫种类由最早的模式昆虫果蝇向卫生害虫、农业害虫、经济昆虫等范围扩展;研究内容从原来P450 酶的生物化学性质(Rose and Terriere，1980;Warren and Gilbert，1986)及简单分子生物学向基因组学等纵深发展;研究方向及重点由理论研究向实践转化应用研究拓展。

研究技术对研究领域内的方向、重点会产生巨大的影响，近年来，分子生物学、基因组学技术发展较快，技术突破和成果较多，对各研究领域均产生了巨大影响，为了占据昆虫细胞色素P450 研究制高点，必然需要加强对生物学的前沿技术研究和跟踪。

人类自从知道苏云金杆菌伴孢晶体对鳞翅目昆虫具有毒杀作用而对哺乳动物无毒，开发了很多生物制剂，多年来，一直停留在此阶段。与此同时，世界先进国家在分子生物学、基因组学上的突破，带动了对苏云金杆菌伴孢晶体的研究，并成功获得经人工修饰的转Bt 基因棉花品种推广应用。尽管存在一定的争议，但无可厚非的是保障了棉花生产的稳定和连续，也取得了显著的经济效益。这种模式、理念值得在昆虫细胞色素P450 研究中借鉴。

昆虫细胞色素P450 是一类广泛存在的多功能代谢酶系，生理功能及其重要。在广泛认知其结构与功能的基础上，深入研究P450 的基因调控、抑制表达机制，获得对昆虫细胞色素的人工调控技术，进而转向转基因植株研究，获得高表达活性且稳定遗传的种质资源。将成为众多学者、研究机构努力的方向和重点。

运用文献计量和关键词计量分析的方法展示一个学科领域的研究动向，这是一项实证研究。进行大工作量的数据检索和处理，目的就是尽可能增加本文结论的可信度。虽然对大量文献数据的查询非常认真和严谨，但不可避免的会存在一定的局限性，比如时间跨度问题、文献数据库选择及个别遗漏或者重复文献等(梁立明和谢彩霞，2003)，但总体上能够反映出国内外在昆虫细胞色素P450 研究的概况;利用科学合理的分析方法，亦能够反映出其研究的动态变化。文中对某些分析结果的认识分析还仅仅停留在表象上，我们感兴趣的也有科研指导意义的昆虫细胞色素P450 前沿热点领域分析，昆虫细胞色素P450 论文的半衰期等等，是今后值得进一步深入探讨研究的问题。

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