基于RNA-seq 技術魚類轉錄組學研究的文獻分析

胡安東，張明洋，程振濤，姜海波，文明

（1.貴州大學動物科學學院，貴州 貴陽 550025；2.貴州大學動物疫病研究所，貴州 貴陽 550025；3.貴州省動物疫病與獸醫公共衛生重點實驗室，貴州 貴陽 550025）

轉錄組學（Transcriptomics）是從RNA 水平上研究特定細胞或組織中基因轉錄情況及其轉錄調控規律的科學[1]；轉錄組是特定細胞或組織所能轉錄出來的所有RNA 的總和[2]，包括信使RNA、核糖體RNA、轉運RNA 和非編碼RNA[3]，是連接基因組遺傳信息與蛋白質組生物功能的紐帶。轉錄組研究能夠獲得某一物種特定組織或器官在某一狀態下的幾乎所有轉錄本信息，在基礎研究、臨床診斷和藥物研發等領域得到廣泛應用。因此，轉錄組學是目前研究最多、應用最廣的方向之一[4,5]。

隨著現代分子生物學和儀器設備的發展，轉錄組學研究手段也不斷革新，從最初的微陣列技術到基因表達標簽測序技術，再到目前的高通量測序技術即RNA-Seq 技術。RNA-Seq 技術是一種基于Illumina 高通量測序平臺的轉錄組測序技術，能夠在單核苷酸水平上檢測任意物種的整體轉錄活動，在分析轉錄本的結構和表達水平的同時，還能發現未知轉錄本和稀有轉錄本，精確地識別可變剪切位點以及編碼序列單核苷酸多態性（cSNP），提供最全面的轉錄組信息[6]。RNA-Seq 技術推動了生命科學領域的變革，使對生物進行細致全貌的分析成為可能[7,8]，近年來已廣泛應用于魚類研究中[9-16]。

魚類是最古老的脊椎動物，棲居在地球所有的水生環境中，包括從淡水的溪流、湖泊到咸水的海洋。魚肉營養豐富，味道鮮美，易被人體消化吸收，是人們最喜愛的動物性食品之一。因此，魚類研究歷來深受重視，并較早地開展了魚類轉錄組學研究，取得了卓有成效的業績。本文擬通過文獻檢索基于RNA-Seq 技術魚類轉錄組學研究文獻，分析魚類轉錄組學研究趨勢，為今后魚類轉錄組學研究提供借鑒。

1 材料與方法

所檢索的研究文獻來源于美國科學情報研究所（ISI）Web of Science（WOS）核心數據庫（http://apps.webofknowledge.com），檢索主題詞為“RNA-Seq”and“fish”，檢索語言類型為“English”，檢索文獻類型為“Article”，檢索時間跨度為2010.01.01 至2018.12.31。統計分析軟件采用CitespaceV 和VOSviewer 可視化軟件，統計數據信息包括文獻題目、作者、關鍵詞、摘要、參考文獻等，分析指標中心性（節點在網絡中重要性的體現）包括論文發表數量、文獻提供國家與機構分布、高產作者及高頻次關鍵詞等。

2 結果與分析

2.1 研究論文發表數量

通過Web of Science 核心合集數據庫檢索，結果發現2010—2018 年收錄有關基于RNA-Seq 技術魚類轉錄組學研究文獻687 篇，其中2010—2018年每年發表的篇數分別為5 篇、6 篇、22 篇、38 篇、58 篇、118 篇、120 篇、151 篇和169 篇，逐年遞增，尤其2014 年之后，數量快速提升（圖1），說明RNA-Seq 技術在魚類轉錄組研究中得到了廣泛的應用。

2.2 論文發表國家及機構分布

經統計發現，發表基于RNA-Seq 技術魚類轉錄組學研究文獻分布在31 個國家1017 個機構，其中前20 個國家發表論文數量占發表論文總數的96.2%，而中國、美國和德國占據前三名，分別發表論文246 篇、169 篇和54 篇，說明這三個國家是魚類轉錄組學領域的主要研究力量。但從研究文獻中心性來看，中國發表論文的中心性僅為0.06（排名第六），而美國（0.57）、澳大利亞（0.22）和德國（0.16）位列前三名（圖2），說明我國有關基于RNA-Seq 技術魚類轉錄組學研究文獻在國際網絡圖譜中的鏈接作用較小。

在發表基于RNA-Seq 技術魚類轉錄組學研究文獻的1017 個機構中，前20 個機構共發表研究論文653 篇，占研究論文發表總量的95.1%（圖3），其中美國奧本大學、中國水產科學研究院和上海海洋大學分居前三位，且在前二十的機構中，中國占9所，說明在魚類轉錄組學領域中，中國有強大的研究團隊和出色的研究能力。

2.3 研究文獻作者分布

表1 發表魚類轉錄組學研究文獻的高產作者一覽表（前10 位）Tab.1 Top 10 authors in publications on fish transcriptomics

匯總發現，發表文獻數量最多前10 位作者總計發表論文數量為138 篇，占研究論文發表總量的20.0%（表1），其中青島農業大學LI CHAO 教授、美國奧本大學LIU ZHANJIANG 教授和中國海洋大學LIU SHIKAI 教授，分別占研究論文發表的前三甲。LI CHAO 教授主要從事水生動物免疫學研究，尤其是魚類黏膜免疫屏障抗菌機制研究，還涉及群體遺傳學、分子生態學及宏基因組學等相關領域[17]；LIU ZHANJIANG 教授主要從事魚類分子遺傳學與生物技術研究，特別是魚類分子遺傳和基因組學研究，在鯰Parasilurus asotus 和斑點叉尾鮰Ictalurus punctatus 遺傳育種研究上取得了卓越成績[18-20]；LIU SHIKAI 教授發文主要在水產動物基因組學、轉錄組測序分析、分子標記開發、高密度芯片構建、重要經濟性狀精細遺傳解析和基因組選擇育種等領域的工作[21-24]。

2.4 論文收錄期刊及高引論文分布

經統計發現，在發表基于RNA-Seq 技術魚類轉錄組學研究的687 篇文獻中，共有194 種期刊錄用，其中前20 期刊收錄的研究論文數量為405 篇，占研究論文發表總量58.9%，占前三位的期刊分別是BMC GENOMICS、PLOS ONE 和FISH &SHELLFISH IMMUNOLOGY，錄用論文數量分別是66 篇、62 篇和48 篇（圖4）。

經高引論文分析發現，發表在CELL 的關于lincRNAs 在魚類胚胎發育中功能研究論文，被引次數達533 次，名列第一高引論文；發表在Nature Genetics 的關于比目魚全基因組測序分析研究論文，被引次數為239 次，名列第二高引論文；發表在GENOME RESEARCH 的關于無參考基因組物種測序技術優化策略研究論文，被引次數為236 次，名列第三高引論文。

2.5 研究論文關鍵詞聚類

采用VOSviewer 可視化軟件對檢索的687 篇研究文獻高頻次關鍵詞進行分析，結果發現頻次大于70 次的關鍵詞有20 個，分別是unigene（單個基因）、infection（感染）、evolution（進化）、immunity（免疫）、SNP（單核苷酸多態性）、cell（細胞）、immune system（免疫系統）、genome（基因組）、exposure（暴露）、stress（脅迫）、KEGG（KEGG 數據庫,京都基因和基因組百科全書，Kyoto encyclopaedia of genes and genomes，KEGG）、treatment（處理）、enrichment analysis（富集分析）、marker（標記）、environment（環境）、DEG（差異表達基因differentially expressed gene）、trait（性狀）、male（雄性）、sex（性別）和pathogen（病原）。綜合研究文獻發現，魚類轉錄組學研究主要集中在以下5 個方向，即轉錄組注釋、新轉錄本鑒定、轉錄后修飾（RNA 剪接）、單核苷酸多態性鑒定和轉錄水平量化。

3 討論

從2010—2018 年近十年間，WOS 核心數據庫中檢索發現，隨著轉錄組學技術革新進程，魚類轉錄組學研究熱度和關注度不斷提高，有關魚類轉錄組學研究文獻數量呈逐年快速增長態勢；中國、美國和德國是魚類轉錄組學領域研究的主要國家，美國奧本大學、中國水產科學研究院和上海海洋大學是該領域研究最多的科研機構，BMC GENOMICS、PLOS ONE 和FISH &SHELLFISH IMMUNOLOGY是錄用和發表魚類轉錄組學研究論文最多的期刊，LI CHAO、LIU ZHANJIANG 和LIU SHIKAI 是發表魚類轉錄組學研究文獻數量前三位的作者，取得較大成績和享有較高知名度，引領著魚類轉錄組學的研究發展。

科學文獻引證分析是確定領域研究基礎的有效方法，而關鍵詞是論文研究內容的高度概括與集中描述。通過比對分析發現，在有關魚類轉錄組學研究中，高頻關鍵詞主要集中在轉錄組注釋、新轉錄本鑒定、轉錄后修飾（RNA 剪接）、單核苷酸多態性分析和轉錄水平量化等。這些分析結果為今后魚類轉錄組研究提供了有益的參考。

RNA-Seq 技術的廣泛應用還不到10 年，隨著分子生物學研究不斷發展，RNA 測序技術的瓶頸問題越來越少。以往RNA-Seq 技術主要針對成熟、具ploy-A 尾的mRNA 進行轉錄組研究，而目前科技工作者已轉向對mRNA 以外的RNA 研究，包括總RNA、pre-mRNA 以 及 ncRNAs（miRNA、siRNA、piRNA、snoRNAs、snRNA、lncRNA 和circRNA）。相信隨著RNA-Seq 技術的不斷發展和測序成本的不斷降低，魚類轉錄組學將會有更加深入的研究和發現。