基于文獻計量分析的河鲀研究現狀及發展趨勢分析

楊伊恒,徐 浩,2, 黃亮亮,3,吳志強,蘇瓊源,3,承亞男,2,張秀國,胥 鵬

(1.桂林理工大學環境科學與工程學院, 廣西桂林 541004; 2.廣西環境污染控制理論與技術重點實驗室, 廣西桂林 541004; 3.廣西巖溶地區水污染控制與用水安全保障協同創新中心, 廣西桂林 541004; 4.廣西精工海洋科技有限公司, 廣西北海 536000; 5.廣西北部灣海洋生物多樣性養護重點實驗室, 廣西欽州 535011)

河鲀(Fugu or pufferfish),是現存進化最快的硬骨魚類群之一,最古老的代表種化石見于始新世(距今5 300～3 650 萬年)[1]。河鲀是一類魚的總稱,其中具有較高經濟價值的有兔頭鲀屬(Lagocephalus)和東方鲀屬(Takifugu)等[2]。世界范圍內河鲀約有10科,多數分布在太平洋、印度洋、大西洋的熱帶和亞熱帶暖水水域,少數分布在溫帶或寒溫帶,極少數定居在淡水水域,具有江海洄游習性[3-4]。中國共有河鲀10 科 61 屬131 種,南海約88種[5],占全國河鲀總數的67.2%。中國對河豚資源有了一定承兌開發利用,但尚處于起步階段,資源的綜合利用有待進步提高[6]。截至目前,雖有大量學者對河鲀開展了系列研究,如生長發育[7-13]、營養[14-20]、河鲀毒素[21-27]、東方鲀屬人工養殖[28-33]、基因克隆[34-39]、遺傳分子標記包括微衛星和DNA條形碼等[40-46],但對河鲀研究領域相關信息進行分類總結的文章鮮有報道。

文獻計量學是以文獻或文獻相關媒介為研究對象,運用數學、統計學等計量方法,研究文獻和文獻工作系統的數量關系和規律,探討科學技術動態特征的一門學科[47]。通過文獻本身的內在聯系進行客觀的統計分析,被廣泛應用于學術評價等。

本研究采用文獻計量方法(bibliometric analysis),利用文獻計量軟件CiteSpace 5.8.R3,選取1990—2021年Web of Science(WoS)核心合集數據庫和中國知識資源總庫(CNKI)研究文獻作為樣本,對文獻的發文量、研究國家和地區、研究者及突現性進行可視化分析,客觀地揭示國內外河鲀研究的熱點變化,總結河鲀研究的動態變化過程及發展趨勢。

1 材料與方法

1.1 研究方法

CiteSpace 5.8.R3是由美國雷德塞爾(Drexel)大學陳超美博士應用Java研發的一款文獻分析軟件[48-49],利用科學知識圖譜對科學知識的發展及其相互關系進行描述,并通過圖形的方式顯示科學知識之間的關系[50-51]。本研究利用CiteSpace 5.8.R3軟件設定時間分區為1年,基于關鍵詞、研究國家和地區、研究機構和研究者的知識圖譜,分析河鲀研究的前沿、熱點及發展趨勢[52-54]。在CiteSpace中,中介中心性(betweeness centrality)可以作為衡量文獻重要性的指標,圖譜中節點的大小反映發文量的多少,顏色表示發文量的時間年限,連線的粗細及密度反映合作的緊密程度[55-57]。

1.2 數據來源

文獻來源于Web of Science(WoS)核心合集數據庫和中國知識資源總庫(CNKI),檢索時段為1990年1月1日至2021年12月31日;檢索日期為2022年5月15日,檢索策略如下:(1)對于WoS核心合集數據庫,以“‘ Fugu ’or ‘Pufferfish’”為搜索主題詞,選用科學引文索引擴展(Science Citation Index Expanded,SCI-EXPANDED)和社會科學引文索引(Social Sciences Citation Index)為數據源,文獻類型選擇article,最終檢索記錄有1 270篇。(2)對于CNKI數據庫,設定檢索主題為“鲀”,文獻類型限定為期刊論文,對檢索結果進行篩選,選取河鲀研究文獻作為數據樣本,最終檢索記錄有1 372篇。

1.3 數據處理

利用Excel 2019軟件繪制年發文量趨勢圖,利用CiteSpace 5.8.R3軟件對數據進行清洗,對同義詞、同一研究機構的不同寫法進行歸并,利用CiteSpace 5.8.R3軟件對數據進行分析。

2 結果與分析

2.1 學科領域與來源期刊的統計與分析

1990—2021年河鲀研究文獻共計2 642篇,其中WoS核心合集數據庫1 270篇,CNKI數據庫1 372篇。具體文獻來源見表1。從研究領域看,文獻多發表于漁業、生物學等,表明河鲀的研究集中于生物生態學等學科領域。

表1 學科分類與期刊來源類別前3位統計Tab.1 Subject classification and journal source category of top three statistics

2.2 文獻年發文量統計與分析

WoS核心合集數據庫中,1990—1995年發文量增長緩慢,1996—2006年增幅較大,在2006年達到峰值(86篇),2007—2016年呈波動性變化,2017—2021年一直呈上升趨勢且2020—2021年增幅較大(圖1)。CNKI數據庫中,1990—1995年發文量先增加后減少,隨后呈上升趨勢,在2002年達到最高值(77篇),此后發文量下降,呈波動性變化,2018—2020年增幅較大(圖1)。以1998年為節點,1998年之前發文量較少,僅占WoS核心合集數據庫和CNKI數據庫總發文量的5.20%和7.80%,1998年之后發文量迅速上升,說明河鲀研究逐步被重視。

圖1 河鲀研究文獻的年發文量及其趨勢Fig.1 Annual number and trend of published research papers on pufferfish during 1990 — 2021

2.3 國內外河鲀研究的前沿和熱點

2.3.1 研究文獻關鍵詞分布情況

WoS核心合集數據庫中,基因和染色體進化(gene and chromosome evolution)、物種鑒別(species identification)等為早期研究熱點,2000年之后迸發出新的研究熱點,如分子基因克隆(molecular cloning)、毒素(toxin)和重金屬蓄積(heavy metal accumulation)、基因表達(gene expression)等。河鲀毒素(tetrodotoxin)、基因表達(gene expression)、營養成分分析(nutritional Analysis)、物種鑒別(species identification)等方向均有研究(圖2)。

圖2 1990—2021年WoS核心合集數據庫河鲀研究文獻關鍵詞分布Fig.2 Keywords distribution of pufferfish research literatures in WoS core collection during 1990 — 2021注:節點圓圈代表關鍵詞,直徑越大說明頻次越高;節點圓圈層代表年輪,顏色從冷灰色至暖紅色表示時間由遠及近;節點連線越粗說明關系越密切Note: The node circles represent keywords, and the larger the diameter, the higher the frequency; the node circle layer represents annual rings, and the color from cool gray to warm red indicates the time from far to near; the thicker the node connection, the closer the relationship

CNKI 數據庫中,中介中心性前兩位的是河鲀毒素(1.29)和河鲀(0.27)。早期河鲀研究多圍繞性腺發育、產卵場、生長性能、河鲀資源的開發利用等,1996年迸發出河鲀毒素研究熱點并且延續至今,2000年左右,涌現了多個研究方向以及生長發育、營養需求、親魚培育等研究熱點,近年的研究多圍繞河鲀的免疫功能、基因表達、生長特性等(圖3)。

圖3 1990—2021年CNKI數據庫河鲀研究文獻關鍵詞分布Fig.3 Keywords distribution of pufferfish research literatures in CNKI during 1990 — 2021注:節點圓圈代表關鍵詞,直徑越大說明頻次越高;節點圓圈層代表年輪,顏色從冷灰色至暖紅色表示時間由遠及近;節點連線顏色從冷灰色至暖紅色表示關系由疏遠到密切Note: The node circles represent keywords, and the larger the diameter, the higher the frequency; the node circle layer represents annual rings, and the color from cool gray to warm red indicates the time from far to near; the node connection color from cool gray to warm red indicates the relationships from distant to close

圖4 1990—2021年河鲀研究文獻的突現關鍵詞Fig.4 Emerging keywords in pufferfish research literatures during 1990 — 2021注:a圖為WoS核心合集數據庫數據,b圖為CNKI數據庫數據;淺色線條代表研究年限,深色線條代表突現關鍵詞活躍年份,線條越長說明持續時間越長Note: Figure a is WoS core collection data, figure b is CNKI database data; the light-colored lines represent research years, and the dark lines represent the active years of emerging keywords,the longer the line, the longer the duration

2.3.2 突現性分析

WoS核心合集數據庫中,突現詞生命周期波動于2～12年,其中河鲀的基因組學(genomics)、河鲀毒素(tetrodotoxin)和重金屬蓄積(heavy metal accumulation)等研究持續時間最長(12年)。近幾年的研究熱點是低溫脅迫對河鲀氧化應激反應(oxidative stress response of river herring to low temperature stress)、基因免疫應答(genetic immune response)、河鲀毒素(tetrodotoxin)。CNKI 數據庫中,突現詞生命周期波動于2～17年,其中原核表達持續時間最長(17年),早期研究以河鲀卵巢、持水性、生長性狀為主,21世紀初以網箱養殖、親魚培育等為研究熱點。此后,生長性能、營養成分分析、河鲀毒素等研究熱點持續至今。對突變時間進行分析,河鲀最先出現的研究熱點領域是生物學領域,此后人工養殖及配合飼料成為研究熱點。由于養殖業與河鲀生活息息相關,

此時生物學與人工養殖等相結合,從單學科變為多學科交叉研究。隨后,多種基因的表達成為研究熱點,將個體研究水平提升到分子水平。

2.4 共現網絡分析

2.4.1 研究國家

WoS核心合集數據庫中,用n表示不同國家的發文量,日本(n=314)、美國(n=292)、中國(n=239)等國家發文量較高,表明在河鲀研究領域居于領先地位,連線的密度反映合作的緊密程度,說明各國之間合作研究較多;意大利(0.21)、法國(0.16)、西班牙(0.08)和瑞典(0.07)等國家的中介中心性較大,表明這些國家在河鲀研究中起到重要的鏈接作用(圖5)。

圖5 1990—2021年WoS核心合集數據庫收錄河鲀研究文獻的國家共現網絡分布Fig.5 National co-occurrence network distribution of pufferfish research literatures included in WoS core collection during 1990 — 2021注:節點圓圈代表關鍵詞,直徑越大說明頻次越高;節點圓圈層代表年輪,顏色從冷灰色至暖紅色表示時間由遠及近;節點連線越粗說明關系越密切Note: The node circles represent keywords, and the larger the diameter, the higher the frequency; the node circle layer represents annual rings, and the color from cool gray to warm red indicates the time from far to near; the thicker the node connection, the closer the relationship

2.4.2 研究機構

WoS核心合集數據庫中,河鲀研究機構以高校和科研院所為主。東京大學(n=94)、中國科學院(n=39)、長崎大學(n=32)、新加坡分子與細胞生物學研究所(n=28)、上海海洋大學(n=24)、中國水產科學研究院(n=23)、日本水產綜合研究中心(n=18)和大連海洋大學(n=15)等機構發文量較多。發文量居于前10的機構中9家在亞洲,1家在歐洲,其中中國和日本的研究機構發文量占總發文量的19.29%,合作比例較高,說明二者合作關系緊密,對河鲀研究貢獻較大。通過中介中心性和發文量比較,中國科學院(0.19)、東京大學(0.18)、新加坡分子與細胞生物學研究所(0.13)中介中心性較高,說明這3家機構合作緊密,在河鲀研究領域具有較高的影響力(圖6)。

CNKI 數據庫中,河鲀研究機構以高校為主。大連海洋大學水產與生命學院(n=69)、上海市水產研究所(n=56)、上海海洋大學食品學院(n=49)、南京師范大學生命科學學院(n=22)、河北省水產研究所(n=16)、福建農林大學食品科學學院(n=10)等發文量較大,但國內各機構間未形成規?；墓簿€網絡,協作關系較少,并且近幾年的活躍度較低(圖6)。

2.4.3 研究者

依據研究者的合作網絡知識圖譜可以深入挖掘學者間的合作關系。WoS核心合集數據庫中,研究者多以小組為單位進行研究。數據顯示有13名研究者的發文量大于20篇,其中南非生物學家BRENNER S(n=57)、昆士蘭大學VENKATESH B(n=47)、英國人類基因組圖譜項目資源中心ELGAR G(n=42)、北京體育大學WANG ANLI(n=27)、中國水產科學研究院南海水產研究所CHENG CHANGHONG(n=22)和上海交通大學劉源(n=10)等研究者的發文量較多。CNKI數據庫中研究者的共現網絡圖譜與WoS核心合集數據庫有類似之處,圖中節點小聚落散在分布,各小組間合作較少。大連海洋大學王秀利(n=95)和仇雪梅(n=55)、大連天正實業有限公司劉圣聰(n=55)和孟雪松(n=45)、福建省水產研究所劉智禹(n=46)、上海市水產技術推廣站施永海(n=41)等發文量較高。學術團隊主要分為:王秀利和仇雪梅等所在的大連海洋大學,研究聚焦于紅鰭東方鲀(T.rubripes)的基因表達與生長性狀[58];劉圣聰和孟雪松等所在的大連天正實業有限公司,其研究聚焦于紅鰭東方鲀的人工養殖與性腺發育[59-61];劉智禹等所在的福建省水產研究所,其研究聚焦于河鲀毒素與營養成分[62];施永海等所在的上海市水產技術推廣站,其研究聚焦于菊黃東方鲀(T.flavidus)的氨基酸、脂肪酸等營養成分(圖7)[63-65]。

圖7 1990—2021年河鲀研究文獻的研究者共現網絡分布Fig.7 Co-occurrence network of researchers of pufferfish research literatures during 1990—2021注:a圖為WoS核心合集數據庫數據; b圖為CNKI數據庫數據Note: Figure a is WoS core collection data;figure b is CNKI database data

3 總結與展望

本研究發現河鲀研究發文量年間差異較大,主要研究國家為日本、美國、中國、英國等。主要研究機構為東京大學、中國科學院、長崎大學、新加坡分子與細胞生物學研究所、上海海洋大學和中國水產科學研究院等。從研究者來看,發文量較多的作者是南非生物學家BRENNER S、昆士蘭大學VENKATESH B、英國人類基因組圖譜項目資源中心ELGAR G、大連海洋大學王秀利、劉圣聰和仇雪梅等。河鲀研究領域主要聚焦于淡水養殖、河鲀毒素、性腺發育、營養成分分析,以及免疫應答反應、基因組遺傳表達等。未來還可從以下3個方面進行深入探索。

(1)加強國內研究合作。河鲀研究具有海域局限性,不同海域之間的河鲀生物學特性不同,需要不同機構多方面的參與。機構合作網絡和作者合作網絡分析顯示多數研究者合作較多,但在國內近幾年合作較少。國內不同地區的資源和生態有很大不同,機構之間通過相互合作,能夠根據統一標準規范對不同地區河鲀開展系統研究。

(2)擴大河鲀種類研究。世界范圍內共有河鲀約300種[3],目前開展生物學研究的約有95種,多數河鲀尚未開展基礎生物學研究[66],今后的研究可進一步補充。近年來,研究者們對于東方鲀屬的營養成分、性腺發育、河鲀毒素、基因表達和生長特性等方面開展了一系列的研究,而其他鲀類如叉鼻鲀屬(Arothron)、兔頭鲀屬、圓鲀屬(Sphoeroides)等研究較少,今后在此基礎上應增加對其他河鲀種類的研究。

(3)加強河鲀多領域研究。河鲀的人工繁殖包括親魚培育、育苗與苗種培育等,但雜交現象長期存在,對河鲀的良種保護以及食用安全造成嚴重影響,要加強河鲀良種的選育與推廣,避免種間雜交現象[67]。中國河鲀養殖種類主要包括紅鰭東方鲀、暗紋東方鲀(T.obscurus)、雙斑東方鲀(T.bimaculatus)和菊黃東方鲀[68],應通過實驗室飼養、結合微化學和海洋環境因子等探索河鲀的攝食生態和棲息環境等生活史信息,探索出新型養殖模式。寄生蟲性疾病是對養殖業威脅最大也最為棘手的問題[69],國內外對河鲀病害的研究還不夠成熟,應通過對河鲀基因免疫應答等進行深入研究,尋找治療河鲀病害的特效藥物。目前,紅鰭東方鲀的養殖技術已經十分成熟,但迄今為止其飼養仍以天然餌料為主,河鲀作為一種偏肉食性的雜食性魚類,對蛋白質的需求量較高[70],因此,探索飼料蛋白含量在魚體生長和代謝中的交互作用尤為關鍵。另外,河鲀的食用價值和藥用價值都需進一步開發,研究表明1 kg河鲀經過加工處理后的價格是直接出口的10倍以上[71]。

今后的研究需不斷擴展研究角度,結合多學科多因子,從單一到多元,個體到生態不斷發展。