我国银杏科学研究与认知前沿

2020-06-25米月颖胡亚平于钊妍李佳佳郭起荣

自然保护地 2020年2期

米月颖胡亚平于钊妍李佳佳郭起荣

（南京林业大学现代林业协同创新中心江苏南京210037）

银杏（Ginkgo bilobaL.）为国家一级保护植物，古老的孑遗树种，素有“活化石”之称，是我国珍贵经济树种[1]。银杏兼具材用、果用、药用、观赏等特点[2]，银杏叶提取物（EGB）含有大量广泛生物活性的物质，具有清除有毒性氧自由基，预防微血栓形成和改善微循环等诸多疗效[3]，具有优良的生态、经济和社会效益。科学工作者依托国家自然科学基金等项目，对银杏展开了不同学科视角的研究，逐步揭开银杏的神秘科学面纱。

国家自然科学基金委员会（NSFC）成立于1986年。三十多年来，自然科学基金在推动我国自然科学基础研究的发展，促进基础学科建设，发现、培养优秀科技人才等方面取得了巨大成绩[4]。NSFC 自成立之初，就一直持续资助银杏研究项目，为银杏产业发展奠定了坚实基础。

通过分析NSFC历年资助的科学基金项目，可以及时感知国内某一研究领域的科研前沿和认知动态，为科研工作者正确把握科研热点，及时调整科研方向具有重要参考意义。基于国家自然科学基金年度项目，感知银杏研究的认知前沿，对深化、升华银杏科学研究具有指导意义，也为其他植物研究提供参考。

1 数据来源

根据NSFC 数据系统历年有关“银杏”主题的国家自然科学基金项目信息，系统整理与分析所有项目研究内容；匹配中国知网（https：//www.cnki.net/）“银杏”主题科技论文信息协同分析。

2 分析方法

利用Microsoft Excel 2016 整理项目信息，利用R 语言（Version1.2.5019）、OriginPro 2017软件作图。

3 结果与分析

NSFC 从1986年资助中国科学院植物研究所陈晔获得第一项关于“银杏”的国家自然科学基金项目起至2019年，共资助95 项“银杏”基金项目，累计资助金额达到3091 万元，涉及重点项目、面上项目和青年基金项目等。

3.1 立项时序动态

从1986年开始，NSFC 历年资助银杏研究基金项目数量和平均单项项目经费都呈波折式上升趋势（图1），这与我国综合国力提高，科研实力上升，国家加大科研投入有关。平均每年资助3.4 项，每项经费32.54 万元。单项资助经费近些年呈稳步上升趋势，2013年共资助11 项，2011年平均每项资助金额达63.67万元，均达到历年峰值。

图1 NSFC 历年资助银杏研究基金项目数量和平均单项资金

所资助项目分别由面上项目（56 项，占60%；累计经费2340.5 万元，占76%）、青年基金项目（33 项，占35%；累计经费655.5 万元，占21%）、地区科学基金项目（4 项，占4%；累计经费79 万元，占3%）和重点项目（1 项，占1%；累计经费8 万元，占0.1%）（图2）。

总体来看，NSFC 资助的项目主要以面上项目和青年基金项目为主，两者项目数量占总数量的95%，两者经费占总经费的97%。

图2 不同基金类别数量及各类项目总经费

3.2 不同时期研究重点

随着科研技术手段不断发展，科研工作者对银杏的研究和认知发生了相应变化。以科学问题为导向，结合先进的技术手段，探究科学道理，发现科学规律，是科研工作者应该遵循的原则。1986年第一项银杏自然基金获NSFC 资助以来，30 多年间植物科学领域取得诸多重大进展。

近年，由于分子生物学和生物信息学的突飞猛进，为生物科学打开了一扇新的大门[5]。通过提取所有项目的名称和关键词，将1986-2019年分成三个时期（1986-1999年、2000-2009年和2010-2019年），分析3个不同时期我国银杏科学的认知前沿和研究重点。

图3 不同时间银杏基金项目词云分析

词云也叫文字云，是对文本中出现频率较高的“关键词”予以视觉化的展现，词云图可以过滤掉大量的低频低质的文本信息，使浏览者只要一眼扫过文本就可领略文本的主旨[6]。通过不同时期银杏基金项目的词云图（图3）分析可以看出，从1986年至2019年，银杏内酯的研究一直贯穿始终，银杏内酯是银杏叶中重要的活性成分，具有扩张血管、改善微循环、清除自由基和抗菌等药理作用[7]，研究者对它的关注度一直居高不下。

1986-1999年间，NSFC 共资助银杏研究基金12 项，研究重点主要集中在银杏的形态与结构领域，电子显微镜下的银杏组织与细胞的微细结构，研究不同功能状态与分化发育中的变化是其重点，如“银杏花粉微管骨架与微丝骨架系统的研究（1997）”、“银杏分泌组织的超微结构及分泌物的富集机理研究（1998）”等。

2000-2009年间，NSFC 共资助银杏研究基金25 项。进入21 世纪以来，以生物技术包括生物信息学为代表的学科创新得到迅猛发展，把植物学研究水平提升到一个新的层次。2000年，拟南芥全基因组序列得到破译，揭开植物全基因组研究的序幕[8]。十年间，银杏研究逐步转变到功能结构与分子机理等领域。代表项目有“银杏苦内酯B 治疗重症急性胰腺炎的信号转导机制（2003）”、“银杏苦内酯B 对SAP胰腺微血管内皮细胞PAFR 的影响及机制（2007）”和“叶籽银杏matK、trnS-trnG、ITS和Adh 序列分析及系统发育研究（2009）”等[9]。

2010-2019年间，NSFC 共资助银杏研究基金57 项，较前两个阶段有大幅提升，研究认知进一步聚焦于更加全局、复杂的基因组学层面。“机制”“调控”“合成”“基因”“表达”“甲基化”及“转录”等都是基金项目中出现的高频关键词汇。

2019年，银杏超大（>10G）全基因组数据再次更新[10,11]，解析被子植物与裸子植物分化、银杏植物的多重多样的抗性、高剂量特定基因、非凡恢复能力相关，这些信息也有助于研究者更好地理解植物防御机制用于改善粮食安全。诸多项目都是利用生物信息学分析技术来解释经典的生理生化现象与过程，揭示调控机制，宏观、中观、微观相互补充。代表项目有“GbEMF2 参与调控银杏开花时间的分子机制研究（2016）”“银杏黄酮预防早产、保护胎儿神经系统作用及作用机制的研究（2015）”及“破解银杏体细胞胚发生发育屏障的生理及分子基础（2017）”等。

3.3 认知前沿更新

林业科学的发展不仅依靠对一些新出现问题的深入研究，并演变为一些新的学科和专业；而且借助于相关科技的进步与应用，成为交叉学科和科学前沿，向现代化方向迈进。基于对银杏科学长达数十年的研究，结合新兴科研手段，尤其是银杏基因组的破解，可以不断更新人们对银杏的认知。

银杏始于侏罗纪时期，遍布全球，后经历冰期，避难于我国。银杏漫长的演变和传播历史一直吸引着科研工作者的好奇。科研工作者一直认为东亚地区只有我国东部天目山地区和西南地区两个“银杏避难所”[11]。2019年科研工作者通过分子生物学手段发现我国南部地区存在第三个“银杏避难所”，为银杏从中国传播到世界提供新的证据[12]，不断更新人们对这古老树种的历史认知。

银杏的流式倍性[13]、高甲基化[14]、广泛适应性吸引研究者的眼球。科研论文是科研基金项目的重要产出成果之一，从中国知网数据库提取三个时期银杏主题的文献摘要和关键词，制成词云图（图4）。通过词云图可以看出，不同阶段文献特点与基金项目基本保持一致。由早期的“嫁接”“种子”“白果”逐步转变为“细胞”“提取物”“治疗”和“基因”“提取物”“表达”等。