基于文献计量分析的河鲀研究现状及发展趋势分析

杨伊恒,徐 浩,2, 黄亮亮,3,吴志强,苏琼源,3,承亚男,2,张秀国,胥 鹏

(1.桂林理工大学环境科学与工程学院, 广西桂林 541004; 2.广西环境污染控制理论与技术重点实验室, 广西桂林 541004; 3.广西岩溶地区水污染控制与用水安全保障协同创新中心, 广西桂林 541004; 4.广西精工海洋科技有限公司, 广西北海 536000; 5.广西北部湾海洋生物多样性养护重点实验室, 广西钦州 535011)

河鲀(Fugu or pufferfish),是现存进化最快的硬骨鱼类群之一,最古老的代表种化石见于始新世(距今5 300～3 650 万年)[1]。河鲀是一类鱼的总称,其中具有较高经济价值的有兔头鲀属(Lagocephalus)和东方鲀属(Takifugu)等[2]。世界范围内河鲀约有10科,多数分布在太平洋、印度洋、大西洋的热带和亚热带暖水水域,少数分布在温带或寒温带,极少数定居在淡水水域,具有江海洄游习性[3-4]。中国共有河鲀10 科 61 属131 种,南海约88种[5],占全国河鲀总数的67.2%。中国对河豚资源有了一定承兑开发利用,但尚处于起步阶段,资源的综合利用有待进步提高[6]。截至目前,虽有大量学者对河鲀开展了系列研究,如生长发育[7-13]、营养[14-20]、河鲀毒素[21-27]、东方鲀属人工养殖[28-33]、基因克隆[34-39]、遗传分子标记包括微卫星和DNA条形码等[40-46],但对河鲀研究领域相关信息进行分类总结的文章鲜有报道。

文献计量学是以文献或文献相关媒介为研究对象,运用数学、统计学等计量方法,研究文献和文献工作系统的数量关系和规律,探讨科学技术动态特征的一门学科[47]。通过文献本身的内在联系进行客观的统计分析,被广泛应用于学术评价等。

本研究采用文献计量方法(bibliometric analysis),利用文献计量软件CiteSpace 5.8.R3,选取1990—2021年Web of Science(WoS)核心合集数据库和中国知识资源总库(CNKI)研究文献作为样本,对文献的发文量、研究国家和地区、研究者及突现性进行可视化分析,客观地揭示国内外河鲀研究的热点变化,总结河鲀研究的动态变化过程及发展趋势。

1 材料与方法

1.1 研究方法

CiteSpace 5.8.R3是由美国雷德塞尔(Drexel)大学陈超美博士应用Java研发的一款文献分析软件[48-49],利用科学知识图谱对科学知识的发展及其相互关系进行描述,并通过图形的方式显示科学知识之间的关系[50-51]。本研究利用CiteSpace 5.8.R3软件设定时间分区为1年,基于关键词、研究国家和地区、研究机构和研究者的知识图谱,分析河鲀研究的前沿、热点及发展趋势[52-54]。在CiteSpace中,中介中心性(betweeness centrality)可以作为衡量文献重要性的指标,图谱中节点的大小反映发文量的多少,颜色表示发文量的时间年限,连线的粗细及密度反映合作的紧密程度[55-57]。

1.2 数据来源

文献来源于Web of Science(WoS)核心合集数据库和中国知识资源总库(CNKI),检索时段为1990年1月1日至2021年12月31日;检索日期为2022年5月15日,检索策略如下:(1)对于WoS核心合集数据库,以“‘ Fugu ’or ‘Pufferfish’”为搜索主题词,选用科学引文索引扩展(Science Citation Index Expanded,SCI-EXPANDED)和社会科学引文索引(Social Sciences Citation Index)为数据源,文献类型选择article,最终检索记录有1 270篇。(2)对于CNKI数据库,设定检索主题为“鲀”,文献类型限定为期刊论文,对检索结果进行筛选,选取河鲀研究文献作为数据样本,最终检索记录有1 372篇。

1.3 数据处理

利用Excel 2019软件绘制年发文量趋势图,利用CiteSpace 5.8.R3软件对数据进行清洗,对同义词、同一研究机构的不同写法进行归并,利用CiteSpace 5.8.R3软件对数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 学科领域与来源期刊的统计与分析

1990—2021年河鲀研究文献共计2 642篇,其中WoS核心合集数据库1 270篇,CNKI数据库1 372篇。具体文献来源见表1。从研究领域看,文献多发表于渔业、生物学等,表明河鲀的研究集中于生物生态学等学科领域。

表1 学科分类与期刊来源类别前3位统计Tab.1 Subject classification and journal source category of top three statistics

2.2 文献年发文量统计与分析

WoS核心合集数据库中,1990—1995年发文量增长缓慢,1996—2006年增幅较大,在2006年达到峰值(86篇),2007—2016年呈波动性变化,2017—2021年一直呈上升趋势且2020—2021年增幅较大(图1)。CNKI数据库中,1990—1995年发文量先增加后减少,随后呈上升趋势,在2002年达到最高值(77篇),此后发文量下降,呈波动性变化,2018—2020年增幅较大(图1)。以1998年为节点,1998年之前发文量较少,仅占WoS核心合集数据库和CNKI数据库总发文量的5.20%和7.80%,1998年之后发文量迅速上升,说明河鲀研究逐步被重视。

图1 河鲀研究文献的年发文量及其趋势Fig.1 Annual number and trend of published research papers on pufferfish during 1990 — 2021

2.3 国内外河鲀研究的前沿和热点

2.3.1 研究文献关键词分布情况

WoS核心合集数据库中,基因和染色体进化(gene and chromosome evolution)、物种鉴别(species identification)等为早期研究热点,2000年之后迸发出新的研究热点,如分子基因克隆(molecular cloning)、毒素(toxin)和重金属蓄积(heavy metal accumulation)、基因表达(gene expression)等。河鲀毒素(tetrodotoxin)、基因表达(gene expression)、营养成分分析(nutritional Analysis)、物种鉴别(species identification)等方向均有研究(图2)。

图2 1990—2021年WoS核心合集数据库河鲀研究文献关键词分布Fig.2 Keywords distribution of pufferfish research literatures in WoS core collection during 1990 — 2021注:节点圆圈代表关键词,直径越大说明频次越高;节点圆圈层代表年轮,颜色从冷灰色至暖红色表示时间由远及近;节点连线越粗说明关系越密切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 数据库中,中介中心性前两位的是河鲀毒素(1.29)和河鲀(0.27)。早期河鲀研究多围绕性腺发育、产卵场、生长性能、河鲀资源的开发利用等,1996年迸发出河鲀毒素研究热点并且延续至今,2000年左右,涌现了多个研究方向以及生长发育、营养需求、亲鱼培育等研究热点,近年的研究多围绕河鲀的免疫功能、基因表达、生长特性等(图3)。

图3 1990—2021年CNKI数据库河鲀研究文献关键词分布Fig.3 Keywords distribution of pufferfish research literatures in CNKI during 1990 — 2021注:节点圆圈代表关键词,直径越大说明频次越高;节点圆圈层代表年轮,颜色从冷灰色至暖红色表示时间由远及近;节点连线颜色从冷灰色至暖红色表示关系由疏远到密切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

图4 1990—2021年河鲀研究文献的突现关键词Fig.4 Emerging keywords in pufferfish research literatures during 1990 — 2021注:a图为WoS核心合集数据库数据,b图为CNKI数据库数据;浅色线条代表研究年限,深色线条代表突现关键词活跃年份,线条越长说明持续时间越长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 突现性分析

WoS核心合集数据库中,突现词生命周期波动于2～12年,其中河鲀的基因组学(genomics)、河鲀毒素(tetrodotoxin)和重金属蓄积(heavy metal accumulation)等研究持续时间最长(12年)。近几年的研究热点是低温胁迫对河鲀氧化应激反应(oxidative stress response of river herring to low temperature stress)、基因免疫应答(genetic immune response)、河鲀毒素(tetrodotoxin)。CNKI 数据库中,突现词生命周期波动于2～17年,其中原核表达持续时间最长(17年),早期研究以河鲀卵巢、持水性、生长性状为主,21世纪初以网箱养殖、亲鱼培育等为研究热点。此后,生长性能、营养成分分析、河鲀毒素等研究热点持续至今。对突变时间进行分析,河鲀最先出现的研究热点领域是生物学领域,此后人工养殖及配合饲料成为研究热点。由于养殖业与河鲀生活息息相关,

此时生物学与人工养殖等相结合,从单学科变为多学科交叉研究。随后,多种基因的表达成为研究热点,将个体研究水平提升到分子水平。

2.4 共现网络分析

2.4.1 研究国家

WoS核心合集数据库中,用n表示不同国家的发文量,日本(n=314)、美国(n=292)、中国(n=239)等国家发文量较高,表明在河鲀研究领域居于领先地位,连线的密度反映合作的紧密程度,说明各国之间合作研究较多;意大利(0.21)、法国(0.16)、西班牙(0.08)和瑞典(0.07)等国家的中介中心性较大,表明这些国家在河鲀研究中起到重要的链接作用(图5)。

图5 1990—2021年WoS核心合集数据库收录河鲀研究文献的国家共现网络分布Fig.5 National co-occurrence network distribution of pufferfish research literatures included in WoS core collection during 1990 — 2021注:节点圆圈代表关键词,直径越大说明频次越高;节点圆圈层代表年轮,颜色从冷灰色至暖红色表示时间由远及近;节点连线越粗说明关系越密切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 研究机构

WoS核心合集数据库中,河鲀研究机构以高校和科研院所为主。东京大学(n=94)、中国科学院(n=39)、长崎大学(n=32)、新加坡分子与细胞生物学研究所(n=28)、上海海洋大学(n=24)、中国水产科学研究院(n=23)、日本水产综合研究中心(n=18)和大连海洋大学(n=15)等机构发文量较多。发文量居于前10的机构中9家在亚洲,1家在欧洲,其中中国和日本的研究机构发文量占总发文量的19.29%,合作比例较高,说明二者合作关系紧密,对河鲀研究贡献较大。通过中介中心性和发文量比较,中国科学院(0.19)、东京大学(0.18)、新加坡分子与细胞生物学研究所(0.13)中介中心性较高,说明这3家机构合作紧密,在河鲀研究领域具有较高的影响力(图6)。

CNKI 数据库中,河鲀研究机构以高校为主。大连海洋大学水产与生命学院(n=69)、上海市水产研究所(n=56)、上海海洋大学食品学院(n=49)、南京师范大学生命科学学院(n=22)、河北省水产研究所(n=16)、福建农林大学食品科学学院(n=10)等发文量较大,但国内各机构间未形成规模化的共线网络,协作关系较少,并且近几年的活跃度较低(图6)。

2.4.3 研究者

依据研究者的合作网络知识图谱可以深入挖掘学者间的合作关系。WoS核心合集数据库中,研究者多以小组为单位进行研究。数据显示有13名研究者的发文量大于20篇,其中南非生物学家BRENNER S(n=57)、昆士兰大学VENKATESH B(n=47)、英国人类基因组图谱项目资源中心ELGAR G(n=42)、北京体育大学WANG ANLI(n=27)、中国水产科学研究院南海水产研究所CHENG CHANGHONG(n=22)和上海交通大学刘源(n=10)等研究者的发文量较多。CNKI数据库中研究者的共现网络图谱与WoS核心合集数据库有类似之处,图中节点小聚落散在分布,各小组间合作较少。大连海洋大学王秀利(n=95)和仇雪梅(n=55)、大连天正实业有限公司刘圣聪(n=55)和孟雪松(n=45)、福建省水产研究所刘智禹(n=46)、上海市水产技术推广站施永海(n=41)等发文量较高。学术团队主要分为:王秀利和仇雪梅等所在的大连海洋大学,研究聚焦于红鳍东方鲀(T.rubripes)的基因表达与生长性状[58];刘圣聪和孟雪松等所在的大连天正实业有限公司,其研究聚焦于红鳍东方鲀的人工养殖与性腺发育[59-61];刘智禹等所在的福建省水产研究所,其研究聚焦于河鲀毒素与营养成分[62];施永海等所在的上海市水产技术推广站,其研究聚焦于菊黄东方鲀(T.flavidus)的氨基酸、脂肪酸等营养成分(图7)[63-65]。

图7 1990—2021年河鲀研究文献的研究者共现网络分布Fig.7 Co-occurrence network of researchers of pufferfish research literatures during 1990—2021注:a图为WoS核心合集数据库数据; b图为CNKI数据库数据Note: Figure a is WoS core collection data;figure b is CNKI database data

3 总结与展望

本研究发现河鲀研究发文量年间差异较大,主要研究国家为日本、美国、中国、英国等。主要研究机构为东京大学、中国科学院、长崎大学、新加坡分子与细胞生物学研究所、上海海洋大学和中国水产科学研究院等。从研究者来看,发文量较多的作者是南非生物学家BRENNER S、昆士兰大学VENKATESH B、英国人类基因组图谱项目资源中心ELGAR G、大连海洋大学王秀利、刘圣聪和仇雪梅等。河鲀研究领域主要聚焦于淡水养殖、河鲀毒素、性腺发育、营养成分分析,以及免疫应答反应、基因组遗传表达等。未来还可从以下3个方面进行深入探索。

(1)加强国内研究合作。河鲀研究具有海域局限性,不同海域之间的河鲀生物学特性不同,需要不同机构多方面的参与。机构合作网络和作者合作网络分析显示多数研究者合作较多,但在国内近几年合作较少。国内不同地区的资源和生态有很大不同,机构之间通过相互合作,能够根据统一标准规范对不同地区河鲀开展系统研究。

(2)扩大河鲀种类研究。世界范围内共有河鲀约300种[3],目前开展生物学研究的约有95种,多数河鲀尚未开展基础生物学研究[66],今后的研究可进一步补充。近年来,研究者们对于东方鲀属的营养成分、性腺发育、河鲀毒素、基因表达和生长特性等方面开展了一系列的研究,而其他鲀类如叉鼻鲀属(Arothron)、兔头鲀属、圆鲀属(Sphoeroides)等研究较少,今后在此基础上应增加对其他河鲀种类的研究。

(3)加强河鲀多领域研究。河鲀的人工繁殖包括亲鱼培育、育苗与苗种培育等,但杂交现象长期存在,对河鲀的良种保护以及食用安全造成严重影响,要加强河鲀良种的选育与推广,避免种间杂交现象[67]。中国河鲀养殖种类主要包括红鳍东方鲀、暗纹东方鲀(T.obscurus)、双斑东方鲀(T.bimaculatus)和菊黄东方鲀[68],应通过实验室饲养、结合微化学和海洋环境因子等探索河鲀的摄食生态和栖息环境等生活史信息,探索出新型养殖模式。寄生虫性疾病是对养殖业威胁最大也最为棘手的问题[69],国内外对河鲀病害的研究还不够成熟,应通过对河鲀基因免疫应答等进行深入研究,寻找治疗河鲀病害的特效药物。目前,红鳍东方鲀的养殖技术已经十分成熟,但迄今为止其饲养仍以天然饵料为主,河鲀作为一种偏肉食性的杂食性鱼类,对蛋白质的需求量较高[70],因此,探索饲料蛋白含量在鱼体生长和代谢中的交互作用尤为关键。另外,河鲀的食用价值和药用价值都需进一步开发,研究表明1 kg河鲀经过加工处理后的价格是直接出口的10倍以上[71]。

今后的研究需不断扩展研究角度,结合多学科多因子,从单一到多元,个体到生态不断发展。