基于文献计量分析昆虫几丁质研究发展动态

邹航,徐震霆,程红刚,葛昆章,赵婷,张国财*

(1.东北林业大学林学院,哈尔滨 150040;2. 国家林业和草原局生物灾害防控中心,沈阳 110000;3. 黄河上中游管理局,西安 710000;4. 红花尔基林业局,内蒙古 呼伦贝尔 021112;5.巴彦淖尔市林业和草原局,内蒙古 巴彦淖尔 015000)

几丁质是昆虫和其他无脊椎动物以及包括真菌在内的几种微生物中的主要多糖。在昆虫中,它存在于体壁或角质层、肠道内衬、唾液腺、气管及肌肉附着点[1]。在进化过程中,昆虫很好地利用了聚合几丁质的化学稳定性,分别形成了硬的和软的细胞外结构,如表皮、外骨骼等,这种结构都能对昆虫起到保护作用,使其免受环境的影响,同时保证了昆虫的生长、活动、呼吸和通讯[2]。开展昆虫几丁质的研究,不仅对我们深入研究昆虫生理机制有重要意义,还为害虫防治靶标的选择、防治新策略的研究提供理论依据[3]。

文献计量学基于文献事实[4],统计分析新理论的发展方向,通过对学科研究成果的科学计量分析和比较,促进学科发展,推动理论创新,提高学科整体的科研实力和优势[5]。与传统的语言图表描述相比,使用信息可视化分析软件Citespace对相关文献进行可视化统计分析[6],可以将某一领域的文献间相互关系以科学知识图谱的方式呈现[7]。到目前为止,利用知识图谱对昆虫几丁质研究的整体情况进行分析还鲜见报道,基于此,通过文献计量学的角度统计了2003～2022年中国知网(CNKI)和Web of Science(WOS) 数据库中昆虫几丁质研究领域的相关成果,并使用Citespace软件对相关研究文献进行数据整合分析,旨在以知识图谱的形式对昆虫几丁质研究领域的发展过程有更加直观、准确的呈现,为研究者提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

以2003～2022年以来正式发表的昆虫几丁质相关文献为研究材料,采用文献计量学及信息可视化分析软件Citespace,对文献内容进行系统量化的描述和统计,全面总结并分析了昆虫几丁质的研究动态。

1.2 数据来源

为了较全面地统计昆虫几丁质研究现状,中文数据来源于目前世界上最大的连续动态更新的中文期刊全文数据库-中国知网(CNKI),外文数据来源于Web of Science(WOS)核心合集数据库,其收录了多种世界权威的、高影响力的学术期刊。这两个数据库覆盖了多个学科,是目前权威期刊文献的检索工具。因此,基于CNKI和WOS数据库检索昆虫几丁质相关文献并进行统计分析的结果能够全面反映该领域的研究动态。

1.3 研究方法

通过分析文献的各项特征数量,采用数学和统计学的相应知识来描述、评估及预测当前特定领域的研究动态和变化趋势。从年发文量、机构、关键词、引用量及共被引情况等方面出发,利用文献计量法对昆虫几丁质相关研究就行梳理,参考统计内容,分析归纳当前昆虫几丁质研究领域的热点,并预测未来研究动向。利用Citespace对导出的文献数据进行去重提取及矩阵生成,并绘制知识图谱。

2 结果与分析

在CNKI数据库中,选择高级检索,将检索范围设为全部分类文献,时间范围设为2003～2022年,以昆虫几丁质为关键词进行主题检索,共检索到580篇文献。分析如下:

2.1 文献发表年度变化趋势

在 CNKI 数据库中,2003～2022年间昆虫几丁质方面的研究,只有在2008、2020和2021年文献量出现小幅波动,其他年份均处于平稳的发展趋势,这足以说明对昆虫几丁质的研究在科研领域始终占有一定的比例,是专家学者关注的重点问题(图1)。

图1 CNKI数据库昆虫几丁质领域文献发表年度趋势

2.2 文献来源机构

统计文献来源机构发现,被引次数及发文量排名前10的机构均为大学(表1),发文量在10篇以上的分别有大连理工大学、山西大学以及甘肃农业大学,其中甘肃农业大学被引20次(图2)。根据机构的地域分析,主要分布于华北和东北地区,可能与当地生态环境和昆虫分类有关[8]。

表1 总被引次数及发文量Top10机构

图2 总被引次数及发文量Top10机构

2.3 关键词共现网络

利用Citespace软件对WOS数据库导出的1624篇文献进行关键词频次分析,得到主要的关键词有:expression(表达)、chitin(几丁质)、protein(蛋白)、insect(昆虫)、identification(识别)、gene(基因)以及chitosan(壳聚糖)。除chitosan(壳聚糖)外,其他关键词出现的频次均大于100(表2)。由此可知,在外文文献中,对昆虫几丁质的研究主要集中在分子层面的基因表达。此分析结果有助于专家学者对该领域现阶段的状态有准确的了解,并为后期的研究动向起到一定的指导作用(图3)。

表2 英文重点关键词

图3 英文重点关键词共现网络

2.4 国家引用量分析

在国家引用量统计分析中,我们发现美国并不是引用量最高的国家,中国的引用量达到406篇,位居第一(表3)。其次是美国USA(362)、德国GERMANY(116)、巴西BRAZIL(108)、法国FRANCE(81)。可见中国在昆虫几丁质方面的研究在国际上有很大的借鉴意义,同时表明中国科研水平在国际社会有一定的影响力(图4)。

表3 引用量前5位的国家

图4 引用量前5位的国家共现网络

2.5 共被引文献分析

共被引文献分析结果表明:21世纪以来,对昆虫几丁质的研究逐步深入(表4),在排名前6的共被引文献中,第一位引用频次为75次,是中国学者2016年发表在昆虫学年评ANNU REV ENTOMOL的文章,题为“Biosynthesis, Turnover, and Functions of Chitin in Insects”,作者通过生物信息学分析了编码几丁质酶的基因,并研究了昆虫体内几丁质的合成、转化的动态变化[8]。总体来说,国内学者对昆虫几丁质的研究侧重点为相关基因鉴定,国外学者的侧重点则是昆虫几丁质功能分析(图5)。

表4 排名Top6共被引文献分析

图5 排名Top6共被引文献分析共现网络

3 结论与讨论

通过对近20年来,在昆虫几丁质研究领域国内外公开发表的文献查询,并采用文献计量学方法,利用Citespace软件分析文献的各项特征数量,对国内外昆虫几丁质相关研究进行回顾,分析发展现状及所出现的动态变化,提出今后研究的方向和重点。从发文量和文献来源机构呈现的逐年增加的趋势,表明有关昆虫几丁质的研究日益受到国内外学者及机构的重视。研究对象从最初的模式昆虫家蚕Bombyx mori 向卫生害虫、农业害虫、林业害虫等范围扩展[9-10];研究内容从几丁质酶的生物化学性质及简单分子学向基因组学等纵深发展;研究重心由基础理论向实际应用拓展。

对比CNKI数据库与WOS数据库关键词分析结果,其中“几丁质”、“基因”、“表达”在两个数据库中均高频出现,由于近年来分子生物学、基因组学快速发展,技术突破和研究成果较多,为了占据昆虫几丁质研究制高点,必须加强对生物学前沿技术和研究的追踪。

昆虫几丁质是昆虫表皮和中肠围食膜的重要成分,能够帮助昆虫适应各种生活环境、保护其抵御外界刺激、维持其稳定的外部形态[11]。随着昆虫虫体的生长发育,原先的外骨骼成为限制其体形变化的因素,因此昆虫需要进行周期性的蜕皮,外骨骼的几丁质需要不断的降解和重新合成,以适应其生长发育的各个阶段[3]。在此期间,几丁质酶负责降解几丁质,几丁质合成酶合成新的几丁质,且分泌到新的表皮细胞中[10, 12]。由于几丁质在昆虫生命活动中起着至关重要的作用,因此我们可以将几丁质作为靶标,开发相关的昆虫生长调节剂,仅作用于昆虫,而对人类、植物、高级动物无毒副作用。这将成为众多学者、研究机构关注的方向和重点。

运用文献计量和可视化软件分析的方法展示一个研究领域的动态,是一项有实际意义的实证研究,为了增加结论的可信度,进行了大量的数据检索和处理,总体上能够反映出国内外在昆虫几丁质研究领域的概况。但不可避免会存在一些局限性,如citespace软件无法针对CNKI数据库进行参考文献引用情况的分析等,文献计量存在的不足之处,尚需该学科科研人员的意见和建言。