基于CiteSpace的蛹虫草研究进展可视化分析*

朱碧纯，曾 玮，吴爱民，章思思，柴一秋

（1.温州医科大学图书馆，浙江温州325000；2.浙江亚热带作物研究所温州市虫生真菌资源收集与研发重点研究室，浙江温州325000；3.温州市优质农产品开发服务中心，浙江温州325000）

蛹虫草 [Cordyceps militaris(L.)Fr]又称北虫草、蛹草、北冬虫夏草等，属于麦角菌科 [Clavieps purpurea（Fr.）Tul.]虫草属（Cordyceps）[1]。蛹虫草与冬虫夏草 [Ophiocordyceps sinensis(Berk.)Sacc]具有几乎相同的药用成分，其中虫草酸、虫草多糖和超氧化物歧化酶等活性成分的含量比冬虫夏草还要高，还含有虫草素成分，其功效也正在被越来越多的研究者所认可[2-3]。蛹虫草作为冬虫夏草的替代品，具有生长较快且易于人工培养等优势，并于2019年4月入选农业植物新品种保护名录[4]。

CiteSpace是美国德雷塞尔大学陈超美博士团队开发的文献可视化分析软件，能以动态图谱形式直观地描绘某一主题或某一学科的研究导向[5]。当前可视化分析已广泛应用于山豆根[6]、柑橘[7]、橄榄[8]、马钱子[9]等作物或中药研究领域，而食（药）用菌领域相关研究尚未见报道。

研究利用文献计量学原理和CiteSpace可视化分析软件，对中国知网CNKI核心期刊来源和Web of Science数据库来源的国内外蛹虫草研究成果进行量化分析。通过知识图谱可直观的反应蛹虫草研究领域的现状与发展趋势，为后续蛹虫草研究可持续发展提供科学的判断。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

国内分析数据来自中国知网CNKI期刊数据库中的北大核心、南大核心（CSSCI）、中国科学引文数据库CSCD合集部分，以文摘或主题为限定字段，检索式包含以下检索词：蛹虫草、北虫草、北冬虫夏草、蛹草、蛹草菌。检索时间设定为2000年〜2020年所有文献，剔除不相关文献后统计有效文献数量。

国外分析数据来自Web of Science（WoS） 核心合集中的SCIE数据库，以Cordyceps militaris OR Cordyceps militaries OR C.militaris为检索式，在主题字段中检索。出版年为2000年〜2020年，文献类型为论文（Article） 和综述（Review），剔除干扰文献，统计分析文献数量。

1.2 研究方法

将纳入的中文文献以Refworks的格式导出，外文文献以全纪录的格式导出，运用CiteSpace 5.0R1软件自带格式转换功能完成中文数据库的格式转换。对CNKI核心期刊来源数据库和SCIE来源数据库中蛹虫草研究的发文量、机构、关键词等进行统计分析，揭示相关研究的现状、热点和趋势。

2 结果分析

2.1 蛹虫草研究发文趋势

通过对文献年发文量的统计，可在一定程度上了解蛹虫草的研究历程。

在检索时间内（2000年1月1日〜2020年12月31日） 共得到有关蛹虫草国内外文献2 119篇（图1），其中在Web of Science数据库中收录相关英文文献1 019篇，占检索文献总量的48.09%，而在中国知网核心期刊、CSSCI、CSCD数据库中共收录中文文献1 100篇，占检索文献总量的51.91%。

图1 2000年〜2020年蛹虫草研究中英文文献发文量年度分布Fig.1 Distribution of Chinese and English paper of Cordyceps militaris from 2000 to 2020

对蛹虫草中文文献分析发现，发文数量总体上可分为起步期、上升期和下降期。2003年国内外蛹虫草研究逐渐起步，2008年〜2011年国内发文量快速增长进入上升期，但随后几年国内发文量起伏较大，总体呈下降趋势。

与国内发展状况不同，蛹虫草国际发文量持续增长，2014年开始蛹虫草国际发文量超越国内发文量且差距越来越大。从发文量上看蛹虫草近几年在国内的关注度下降，而国际上该研究领域得到较好的发展。

2.2 研究机构分布

对蛹虫草发文数量进行统计分析，排行前10的国家情况见表1。

表1 蛹虫草国际发文数量前10的国家Tab.1 Top 10 countries ranked by number of papers on Cordyceps militaris

由表1可知，国际上检索到有10个国家发表11篇以上蛹虫草相关研究论文，而我国的发文数量占国际发文量的64.87%。说明我国是蛹虫草研究领域的主力军，近年来随着蛹虫草研究国际发文量的上升，发文国家的空间分布也在不断拓展，如美国、澳大利亚、法国等。蛹虫草作为可人工培育的食（药）用真菌具有巨大的发展潜能。

科研机构所发表的文献在一定程度上能反映该研究领域的核心机构。蛹虫草研究国际国内排名前10的机构情况见表2。

表2 蛹虫草国际国内发文数量前10的机构Tab.2 Top 10 institutions with the highest number of paper on Cordyceps militaris

分析表2可知国际发文量排名前十的机构均在亚洲境内，空间集聚性明显。中国科学院发文67篇，对国际发文量的贡献达6.58%，为国际上发文量最高的科研机构。上海市农业科学院食用菌研究所发文42篇，为国内发文量最多的科研机构。此外，吉林大学、南京农业大学也是国际、国内发文量较多的机构。表明国内农业类研究所或高校是现阶段蛹虫草研究领域的主力军，主导了蛹虫草研究领域的主要方向并已取得了较为丰硕的学术成果，在蛹虫草研究方面影响巨大，与蛹虫草主要产地在国内的情况相符合。

2.3 关键词共现分析

通过关键词词频统计能在更小粒度上分析学科领域的研究热点。国际国内蛹虫草研究主要关键词统计见表3。

由表3可知，研究得到384个英文关键词，560个中文关键词，英文出现频次≥85的关键词有12个，中文出现频次≥20的关键词有12个。蛹虫草研究国际关键词共现网络图谱见图2。

表3 国际国内蛹虫草研究主要关键词Tab.3 Keywords of Cordyceps militaris research at home and abroad

图2 蛹虫草研究国际关键词共现Fig.2 Co-occurrence network display of international keywords on Cordyceps militaris

如图2所示，构建蛹虫草英文关键词共现网络图谱，得到384个节点和778条连线。英文文献侧重对蛹虫草活性成分抗凋亡等作用机理探索（关键词有 Cordyceps militari、polysaccharide、cordycepin、extract、apoptosis、antioxidant activity等）。蛹虫草中文关键词共现可视化图谱，见图3。

图3 蛹虫草研究国内关键词共现Fig.3 Co-occurrence network display of domestic keywords on Cordyceps militaris

如图3所示，构建蛹虫草中文关键词共现可视化图谱，得到560个节点，734条连线。蛹虫草中文研究涉及内容全面，主要围绕蛹虫草与冬虫夏草之间的比较（关键词有蛹虫草、冬虫夏草）。此外，采用高效液相色谱法（关键词有高效液相色谱法、响应面法）对活性成分（关键词有虫草素、蛹虫草多糖）进行含量测定等也是研究的重要内容。

2.4 关键词聚类分析

在关键词共现的网络基础上，采用LLR算法[7]从关键词中对标签进行提取，蛹虫草英文文献关键词聚类图谱共形成18个聚类标签，前10个较大的聚类统计见表4，关键词网络共现图见图4。

由表4、图4可知，聚类模块化Q为0.835（>0.3）表明聚类得到的网络社团结构是显著的，平均轮廓值（S）是衡量网络同质性的指标，越接近1反映网络同质性越高。本次聚类S为0.740 4（>0.5），表明聚类结果可信。英文文献关键词聚类网络展示中可见研究方向互有交叉。#0、#5为蛹虫草的药理活性研究；#1、#7、#8为蛹虫草的活性成分结构研究；#2、#6可归为蛹虫草的分析技术研究，#4、#9、#10代表蛹虫草成分检测研究。蛹虫草国际关键词时区图见图5。

表4 国际国内蛹虫草研究关键词聚类Tab.4 Keywords clustering of Cordyceps militaris research at home and abroad

图4 蛹虫草研究国际关键词聚类Fig.4 Clustering network display of international keywords on Cordyceps militaris

图5 蛹虫草研究国际关键词时区图Fig.5 Timezone View of international keywords on Cordyceps militaris

如蛹虫草国际关键词时区图5所示，各聚类的可持续性不同，越接近圆圈边缘表明研究年份越近，对聚类标签中聚类范围较大的几个聚类团块进行分析。转录因子-软骨细胞（#0）包含虫草素、抑制剂等关键词，主要研究虫草素通过信号通路抑制充间质干细胞、软骨细胞肥大等[10]。转录因子-化学结构（#1）包含关键词抗氧化活性、药用菌等，主要侧重蛹虫草多糖的结构鉴定及免疫活性研究[11]等。水提取物（#2）包含关键词细胞凋亡、环氧化酶2、氧化应激等，主要研究蛹虫草对过氧化氢氧化应激的保护以及对C6胶质细胞神经损伤保护等[12-13]。生物活性化合物（#7）聚类包括聚类词炎症、细胞、抗氧化剂等。主要研究虫草菌丝体等提取物的抗炎、抗氧化作用等[14]。蛹虫草中文关键词进行聚类分析结果见图6，关键词时区图见图7。

图6 蛹虫草研究国内关键词聚类Fig.6 Clustering network display of domestic keywords on Cordyceps militaris

图7 蛹虫草研究国内关键词时区图Fig.7 Timezone View of domestic keywords on Cordyceps militaris

由图6、图7蛹虫草中文关键词进行聚类分析可知，关键词共获得14个聚类模块，聚类标签越小，该聚类规模越大，模块化Q为0.879 5（>0.3），平均轮廓S为0.51（>0.5），表明聚类有效且合理。对比蛹虫草中文分析聚类图谱可以看出，研究偏重人工培养蛹虫草，涉及的聚类有*0、*2、*3、*5、*6、*7、*8、*9、*10，*13等，侧重活性成分提取及测定的聚类主要有*4、*11、*12、*14等，涉及活性成分作用功效的聚类有*1。有些聚类的周期时间长（见图7），如最大的聚类*0跨越20年且仍然活跃，相比之下，聚类*10（液体菌种）在2015年就已结束，相关的研究转向了新的领域。

2.5 阶段性前沿研究领域分析

关键词突发性节点检测可以反映阶段性的前沿研究领域，突发值越大说明该领域越活跃，能更好地聚焦研究热点。利用CiteSpace软件，蛹虫草关键词突现分别得到36个国际突现词，15个国内突现词。蛹虫草研究英文文献关键词突现分析见表5。

表5 蛹虫草研究国际关键词的突现分析Tab.5 Analysis on the emergence of of international keywords on Cordyceps militaris

（续表 5）

由表5可知，2000年〜2012年关键词为灵芝、菌丝生长、沉水培养、形态学等培育条件关键词，研究历时较久，主要针对蛹虫草培养技术进行基础研究；2006年〜2016年关键词为高效液相色谱法、提取、3'脱氧腺苷等，研究重点为活性物质的提取工艺优化。2017年〜2020年关键词为固态发酵，通过改进技术进一步提高活性成分产量。

2004年〜2012年多为腺苷、抗肿瘤等功效特性关键词，主要研究内容为蛹虫草活性成分功效的初步研究，对其抗肿瘤等效果进行评价。此外“冬虫夏草”为近5年的研究热点，持续至今年，可能与蛹虫草作为冬虫夏草的替代品、两者之间的功效不断被用于比较有关。

2007年〜2011年包括受体、抑制剂等作用特性关键词，研究开始通过分子生物学手段对药效作用机制进行探索。2015年〜2020年关键词为纯化、核苷、通路等，随着转录组学技术的应用，蛹虫草研究在结构表征、序列、信号通路等方面取得突破。

蛹虫草研究中文文献关键词突现分析见表6。

由表6可知，纵观国内关键词分析，2008年前突现词主要围绕蛹虫草的人工培育（关键词有人工栽培、人工蛹虫草）；2008年〜2014年对蛹虫草有效成分提取及工艺优化逐渐成为研究热点（关键词有虫草菌素、胞外多糖、虫草多糖）。2016年后则偏向蛹虫草的功效性能研究（关键词有活性成分、抗氧化等）。

3 讨论

蛹虫草最早源于中国，俗称北冬虫夏草。由于其药用价值与冬虫夏草极近似，故药典中记载为“北冬虫夏草”。一直以来，蛹虫草持续受到国内外学者的广泛关注。研究以2000年〜2020年CNKI核心期刊数据库和Web of Science核心合集数据库来源的蛹虫草研究成果为基础，通过CiteSpace软件可视化分析近年来国内外蛹虫草研究的主要特征以及未来的发展趋势。

3.1 蛹虫草研究进入国际化阶段

对蛹虫草中英文文献的发文趋势进行分析，2011年蛹虫草研究在国内达到高峰后逐渐下降。伴随着国内发文量的下降，国际发文量上升，但发文学者仍以我国专家为主，可能由于部分学者将研究成果转投至国际高质量期刊上，也进一步说明蛹虫草的研究仍处于发展期但已进入了国际化阶段。

3.2 蛹虫草研究国内机构活跃

在国内，以上海市农业科学院食用菌研究所为代表的专家团队从2005年起持续关注蛹虫草药食用菌的菌种选育、活性物质提取与功能应用等工作[15-16]。国际上，由中国科学院专家团队带领的蛹虫草资源研究从2011年至今年发文量持续保持在5篇以上，研究方向涉及蛹虫草基因组序列分析[18]、基因组比较[19]等。连续性的发文有助于研究的深入，如中国药科大学Liu等[20]近几年在蛹虫草中大豆脑苷脂抑制软骨细胞MMP-1生成等方面取得了较为先进的研究成果，发表文献相继成为领域中被引量高的论文。

国际上蛹虫草的研究仍以我国专家学者为主。韩国、日本等地区也相继做了虫草活性成分抗癌[21]、抗炎[22]、抗免疫[23]等方面的研究，食（药） 用菌的功效正在被世界学者所认可。然而除我国外，国际机构的整体发文量不高，存在较大的发展潜力，加强国际间的交流合作，有助于提升蛹虫草研究的国际影响力以及整体科研水平。

3.3 国内外蛹虫草研究侧重点不同

国际上蛹虫草食（药） 用菌领域从活性成分、药理机制、临床应用及基因组学等方面进行研究，更加侧重于基因组分析和药效机制探索。国际上的试验研究对蛹虫草结构特征及基因组序列进行分析，如阐明蛹虫草基因组序列分析[18]、虫草子实体多糖结构特征及其清除羟自由基活性[24]；对蛹虫草及代谢产物发挥药理作用的靶点及机制进行探究，通过关键词突现分析发现虫草素作为重点代谢产物，对其潜在的功效应用及机理进行了深入的挖掘。如虫草素通过激活磷酸腺苷（AMP）活化蛋白激酶预防高脂血症[25]、在膀胱癌细胞系5637和T-24中发挥抗肿瘤作用等。

此外，关键词突现分析显示蛹虫草中信号通路的研究是当前国际研究的前沿。最新研究表明蛹虫草通过影响 Toll样受体-4/核因子κB （TLR4/NF-κB）氧化还原信号通路改善慢性肾病[26]。提示拓宽蛹虫草的临床应用并通过分子生物学技术阐明蛹虫草药理作用靶点，可能是未来的研究趋势。

蛹虫草作为珍贵的功能食用菌，国内研究内容全面，包括对蛹虫草高产菌株的选育，如利用60Coγ射线与ARTP复合诱变选育蛹虫草[27]，可以获得高产子实体菌株；对活性成分提取工艺的优化，如应用响应面法优化纤维素酶辅助提取虫草素[28]，得到虫草素的最佳提取方法；明确蛹虫草及其代谢产物在抗炎、抗氧化方面的功能，最新研究表明虫草素和虫草酸可通过调控多种关键靶蛋白表达情况参与抗炎症作用[29]。通过分析可见国内开展的蛹虫草研究主要集中于蛹虫草最适培养条件以及腺苷、多糖等代谢产物研究。相较国际上已开展将蛹虫草试用于新型冠状病毒肺炎COVID-19[30]、帕金森[31]、乳腺癌[32]、抗流感病毒[33]等方面的研究并进行药效机制探索而言，如何拓宽蛹虫草研究视野值得进一步深入探讨。

4 结论

文献计量学研究能客观反映和分析被研究对象的研究进展。研究基于文献计量学的方法对蛹虫草研究的国内外相关文献进行统计、分析，从发文趋势、机构、关键词贡献等角度分析和呈现了国内外蛹虫草的研究进展。分析结果表明，长期以来，蛹虫草国内研究主要集中在高产菌株的选育以及活性成分的优化提取等，相比国际上对蛹虫草临床应用的拓展及药理机制方面的研究相对薄弱。全面系统分析蛹虫草研究领域可为研究者追踪当前的研究前沿提供科学参考。