基于文献与专利计量的香菇育种研究与应用国内发展态势分析

刘长娥,程彬彬,原 源,马桂莲

(上海市农业科学院农业科技信息研究所,上海201403)

香菇,又名花菇、香信、香蕈、香菌、冬菇,为侧耳科植物香蕈的子实体,具有独特的香味和全面的营养价值。 香菇是目前世界上种植最多的食用菌,约占世界总产量的22%,是世界第一大食用菌[1],在我国栽培历史悠久。 在香菇生产中有很多生产资料,而菌种在这个过程中占据最重要的地位,它决定着香菇本身的生产性能,菌种是否优良直接对产业发展前景起着决定性作用。

日本是香菇育种发展较早的国家,20 世纪30 年代获得了香菇纯菌种,我国科技人员从日本等国陆续引进了一批香菇生产用种,其中比较突出的是由上海市农业科学院食用菌研究所从日本引进的7401—7405 系列和由华中农业大学引进的79 系列[2-6]。 香菇的育种技术有人工选择育种、杂交育种、诱变育种、原生质体融合育种、基因工程育种以及分子标记辅助育种等[7]。 随着香菇产业的不断发展,香菇育种技术亦日趋成熟,借助这些育种技术人们已获得了一批在生产上具有应用价值的香菇新品种。

文献计量法是借助文献的各种特征数量,采用数学与统计学方法来描述、评价和预测科学技术的现状与发展趋势。 专利文献通常被当作样本数据对技术创新问题进行计量研究,专利计量法早已被运用到情报分析领域。 文献计量法与专利计量法都是常见的科学研究及情报研究方法[8-10]。 为了进一步提升与加强香菇育种技术的发展,促进不同区域香菇产业的共同繁荣,利用文献计量与专利计量分析我国香菇育种技术的研究与应用发展态势,为相关领域的研究与技术开发提供参考。

1 数据来源与分析方法

1.1 数据来源与检索

2018 年8 月15 日对香菇育种相关文献和专利进行检索,通过查阅资料,对香菇不同的称谓进行了筛选,其中,文献数据来源于CNKI 数据库,专利数据来源于上海知识产权(专利信息)公共服务平台。

文献采用香菇育种主题进行检索,选择“期刊”,时间跨度不限制,得到263 条研究案例,经过人工逐条判读,剔除重复与不相关主题,剩余224 条。

专利采用关键词和IPC 分类号相结合的方式,时间跨度不限制,检索结果为1 085 条。

1.2 分析方法

借助信息可视化软件CiteSpace 对所采集的文献数据进行分析,利用Excel 软件统计与制作相关图表,以了解我国香菇育种研究与技术的发展基况、研究热点与前沿、以及相关技术构成与分布特征,掌握香菇育种研究和技术发展态势,为推动香菇产业的健康发展提供科学支持。

2 结果与分析

2.1 基于CNKI 文献计量的分析

2.1.1 香菇育种研究基况

1979 年9 月,由原农业部农业司、上海市农业科学院联合主办的专业性刊物《食用菌》(双月刊)创刊,该刊是国内第一本食用菌杂志,1985 年开始办全国培训班,带动了农民致富和全国食用菌产业的发展,深受全国各地食用菌生产单位和专业户的欢迎,该刊的发行对促进中国食用菌产业的发展起到很大作用。 80 年代初香菇产业开始起步,中文期刊有关香菇育种的研究始于1981 年,其中,由上海师范学院生物系撰写的《香菇等食用菌的现代化栽培——用发酵罐代替玻璃瓶生产食用菌的研究》和黄秀治等撰写的《香菇杂交育种》均刊登于《食用菌》杂志,1981—1989 年文献数为0—5 篇,可以看出80 年代有关香菇育种的成果产出不多。90 年代香菇育种开始迅猛发展,相关的研究成果产出逐年快速增加,1998—1999 年达到高峰(17—20 篇∕a)。2000 年以后,有关香菇育种的中文文献呈现下降趋势,尤其是2013 年仅1 篇(图1)。

2.1.2 研究热点与前沿

利用CiteSpace 软件进行关键词分析(图2),可以看出,在香菇育种研究中香菇、花菇、菇蕾、香菇属出现频率比较高,是香菇育种的热词,其中,香菇、花菇是育种关联度较高的词。 基于时间维度分析,结合各节点颜色,对比不同年代关键词(表1),80 年代香菇育种研究热点是培养料、杂交育种、杂交繁育;90 年代热点是花菇、菇蕾、产菇、出菇、育种、选育,同时出现了酯酶同工酶、杂种优势、双单杂交、代料袋栽等育种技术。 2000 年以后,菌袋、食用菌、菇棚、代料配方、菌袋覆土、单孢杂交、原生质体等为香菇育种的研究热点,不同年代香菇育种研究的热点有所不同。 从杂交育种主要技术看,80 年代主要是杂交繁育,90 年代是原生质体制备融合育种的高潮,2000 年以后是原生质单核体杂交技术。

表1 不同年代香菇育种关键词特征Table 1 Characteristics of mushroom breeding keywords in different ages

2.1.3 研究领域专家与机构

利用CiteSpace 软件进行作者分析(图3),香菇育种研究成果较为突出的是谭琦、潘迎捷和陈明杰,90年代末有大量的研究成果产出,在香菇育种领域居核心地位,为香菇育种的领军人物,以谭琦、潘迎捷为中心形成庞大的合作网络,其中,谭琦、潘迎捷、陈明杰、贺冬梅、汪昭月、严培兰、郭倩、詹才新、凌霞芬合作关系密切,团队稳定。 另外,也有小的团体合作网,如80 年代末期以张厚铿为中心,与舒娅玲和孙慧明组成的三人组;90 年代末以潘迎捷为中心与陈永萱和叶明构成的三人组;2000 年初期梅福杰、张学芝、乔淑芹组成的三人组;2000 年中期黄文豪和梁臣组成的两人组。 从初次发文时间看,黄文豪和梁臣合作团队最年轻,张厚铿、舒娅玲和孙慧组成的团队香菇育种研究最早。

从香菇育种研究机构共现图谱看(图4),上海市农业科学院食用菌研究所比较突出,90 年代末相关的成果比较多,其次是河南省科学院生物研究所和浙江省林业科学院省级食用菌科技创新服务中心,其中,后者2000年后开始兴起。

从合作关系看,90 年代末开始上海市农业科学院食用菌研究所与农业部食用菌遗传育种重点开放实验室以及上海市农业遗传育种重点实验室合作密切。 2000 年中期,洛阳农林科学院和国家林业局泡桐研究中心合作密切,但是不同省市区域香菇育种研究机构缺乏合作。

2.2 基于专利的分析

2.2.1 香菇育种专利技术基况

由图5 可以看出,香菇育种1981 年开始有文献报道,1985 年开始有相关的专利出现,1985—2006 年这20 年专利比较少,基本处于停止状态。 2006 年香菇育种专利开始增加,但变化缓慢,2012 年之后进入快速发展期,2015 年相关专利产出达到高峰。

从国内香菇育种专利产出看(图6),专利数最多的为安徽(17.1%),其次是广西(11.6%),然后依次是浙江(8.0%)、湖北(7.6%)、山东(6.6%),江苏(5.4%)与上海(5.4%)。

2.2.2 专利技术构成特征

从专利技术构成看(表2),大部分地区的专利属于A01G 和C05G 领域,其中,安徽、广西C05G 占比例较高。 与其他区域不同,上海香菇育种专利技术主要由C12Q 构成,占64%。

表2 不同区域专利技术构成分析Table 2 Analysis on technical composition of patents in different region

从不同年份专利的技术构成比例看(图7),A01G 一直处于主导地位,随着年代的发展,专利技术组成种类日趋丰富,C05G 技术所占比例增加,尤其在2012 年后发展较快;C12Q 在2007 年占比重较高,之后趋于下降;C12N 技术1990 年曾出现过,2001 年占居主导地位。

2.2.3 研究领域机构与专家

由表3 可以看出,专利数排名前10 的机构主要来自上海、安徽、辽宁、湖北、广西、河北和贵州,其中,安徽香菇育种的专利主要来自合作社、农业科技有限公司等众多单位,上海香菇育种专利主要来自上海市农业科学院食用菌研究所。

由图8 可以看出,上海市农业科学院香菇育种专利申请始于2006 年,2006 年后专利数呈波动变化,其中,2007 年(13 个)、2012 年(11 个)和2017 年(15 个)处于波峰,专利数较多。

上海市农业科学院食用菌研究团队是香菇育种的主要研究机构,香菇育种专利数排名较前的研究人员是尚晓冬、宋春艳、谭琦、章炉军、于海龙、陈明杰、张美彦、鲍大鹏,专利技术除了C12Q,还涉及C05G、C12N、A01G、C05F、G01N(表4)。

表3 专利数排名Top10 机构的技术构成Table 3 Technical composition of institution in top 10 of patents number

表4 不同研究人员专利技术构成Table 4 Technical composition of different researchers

3 结论与讨论

我国香菇菌种的选育研究20 世纪80 年代初开始有成果产出,研究的主要技术是杂交育种与繁育,90年代是原生质体制备融合育种的高潮,2000 年以后是原生质单核体杂交技术。

香菇育种的研究高峰为20 世纪90 年代,在众多研究机构中,上海市农业科学院食用菌研究所发文量居首要地位,谭琦、潘迎捷、陈明杰为香菇育种的领军人物,以其为中心形成庞大的合作网络体系,但是不同地区研究机构间的合作较缺乏。

香菇育种专利出现于20 世纪80 年代中期,滞后相关文献4 年,这也表明通过几年的深入研究,获得了成熟的技术,并进行推广应用。 从相关专利的发展变化看,2012 年开始,研究成果得到突飞猛进的发展与应用,以安徽、广西、浙江、湖北、山东较为突出,相关的研究机构多,主要的技术领域为A01G 和C05G领域。 上海从事香菇育种研究机构比较少,主要是上海市农业科学院食用菌研究所,其技术领域主要为C12Q 领域,以尚晓冬、宋春艳、谭琦、章炉军、于海龙专利数较多。 相比香菇育种技术的理论研究,上海香菇育种专利技术的研发与应用还有待于进一步加强,从而全面提升上海香菇育种在我国的影响力。