基于文獻與專利計量的香菇育種研究與應用國內發展態勢分析

劉長娥,程彬彬,原 源,馬桂蓮

(上海市農業科學院農業科技信息研究所,上海201403)

香菇,又名花菇、香信、香蕈、香菌、冬菇,為側耳科植物香蕈的子實體,具有獨特的香味和全面的營養價值。 香菇是目前世界上種植最多的食用菌,約占世界總產量的22%,是世界第一大食用菌[1],在我國栽培歷史悠久。 在香菇生產中有很多生產資料,而菌種在這個過程中占據最重要的地位,它決定著香菇本身的生產性能,菌種是否優良直接對產業發展前景起著決定性作用。

日本是香菇育種發展較早的國家,20 世紀30 年代獲得了香菇純菌種,我國科技人員從日本等國陸續引進了一批香菇生產用種,其中比較突出的是由上海市農業科學院食用菌研究所從日本引進的7401—7405 系列和由華中農業大學引進的79 系列[2-6]。 香菇的育種技術有人工選擇育種、雜交育種、誘變育種、原生質體融合育種、基因工程育種以及分子標記輔助育種等[7]。 隨著香菇產業的不斷發展,香菇育種技術亦日趨成熟,借助這些育種技術人們已獲得了一批在生產上具有應用價值的香菇新品種。

文獻計量法是借助文獻的各種特征數量,采用數學與統計學方法來描述、評價和預測科學技術的現狀與發展趨勢。 專利文獻通常被當作樣本數據對技術創新問題進行計量研究,專利計量法早已被運用到情報分析領域。 文獻計量法與專利計量法都是常見的科學研究及情報研究方法[8-10]。 為了進一步提升與加強香菇育種技術的發展,促進不同區域香菇產業的共同繁榮,利用文獻計量與專利計量分析我國香菇育種技術的研究與應用發展態勢,為相關領域的研究與技術開發提供參考。

1 數據來源與分析方法

1.1 數據來源與檢索

2018 年8 月15 日對香菇育種相關文獻和專利進行檢索,通過查閱資料,對香菇不同的稱謂進行了篩選,其中,文獻數據來源于CNKI 數據庫,專利數據來源于上海知識產權(專利信息)公共服務平臺。

文獻采用香菇育種主題進行檢索,選擇“期刊”,時間跨度不限制,得到263 條研究案例,經過人工逐條判讀,剔除重復與不相關主題,剩余224 條。

專利采用關鍵詞和IPC 分類號相結合的方式,時間跨度不限制,檢索結果為1 085 條。

1.2 分析方法

借助信息可視化軟件CiteSpace 對所采集的文獻數據進行分析,利用Excel 軟件統計與制作相關圖表,以了解我國香菇育種研究與技術的發展基況、研究熱點與前沿、以及相關技術構成與分布特征,掌握香菇育種研究和技術發展態勢,為推動香菇產業的健康發展提供科學支持。

2 結果與分析

2.1 基于CNKI 文獻計量的分析

2.1.1 香菇育種研究基況

1979 年9 月,由原農業部農業司、上海市農業科學院聯合主辦的專業性刊物《食用菌》(雙月刊)創刊,該刊是國內第一本食用菌雜志,1985 年開始辦全國培訓班,帶動了農民致富和全國食用菌產業的發展,深受全國各地食用菌生產單位和專業戶的歡迎,該刊的發行對促進中國食用菌產業的發展起到很大作用。 80 年代初香菇產業開始起步,中文期刊有關香菇育種的研究始于1981 年,其中,由上海師范學院生物系撰寫的《香菇等食用菌的現代化栽培——用發酵罐代替玻璃瓶生產食用菌的研究》和黃秀治等撰寫的《香菇雜交育種》均刊登于《食用菌》雜志,1981—1989 年文獻數為0—5 篇,可以看出80 年代有關香菇育種的成果產出不多。90 年代香菇育種開始迅猛發展,相關的研究成果產出逐年快速增加,1998—1999 年達到高峰(17—20 篇∕a)。2000 年以后,有關香菇育種的中文文獻呈現下降趨勢,尤其是2013 年僅1 篇(圖1)。

2.1.2 研究熱點與前沿

利用CiteSpace 軟件進行關鍵詞分析(圖2),可以看出,在香菇育種研究中香菇、花菇、菇蕾、香菇屬出現頻率比較高,是香菇育種的熱詞,其中,香菇、花菇是育種關聯度較高的詞。 基于時間維度分析,結合各節點顏色,對比不同年代關鍵詞(表1),80 年代香菇育種研究熱點是培養料、雜交育種、雜交繁育;90 年代熱點是花菇、菇蕾、產菇、出菇、育種、選育,同時出現了酯酶同工酶、雜種優勢、雙單雜交、代料袋栽等育種技術。 2000 年以后,菌袋、食用菌、菇棚、代料配方、菌袋覆土、單孢雜交、原生質體等為香菇育種的研究熱點,不同年代香菇育種研究的熱點有所不同。 從雜交育種主要技術看,80 年代主要是雜交繁育,90 年代是原生質體制備融合育種的高潮,2000 年以后是原生質單核體雜交技術。

表1 不同年代香菇育種關鍵詞特征Table 1 Characteristics of mushroom breeding keywords in different ages

2.1.3 研究領域專家與機構

利用CiteSpace 軟件進行作者分析(圖3),香菇育種研究成果較為突出的是譚琦、潘迎捷和陳明杰,90年代末有大量的研究成果產出,在香菇育種領域居核心地位,為香菇育種的領軍人物,以譚琦、潘迎捷為中心形成龐大的合作網絡,其中,譚琦、潘迎捷、陳明杰、賀冬梅、汪昭月、嚴培蘭、郭倩、詹才新、凌霞芬合作關系密切,團隊穩定。 另外,也有小的團體合作網,如80 年代末期以張厚鏗為中心,與舒婭玲和孫慧明組成的三人組;90 年代末以潘迎捷為中心與陳永萱和葉明構成的三人組;2000 年初期梅福杰、張學芝、喬淑芹組成的三人組;2000 年中期黃文豪和梁臣組成的兩人組。 從初次發文時間看,黃文豪和梁臣合作團隊最年輕,張厚鏗、舒婭玲和孫慧組成的團隊香菇育種研究最早。

從香菇育種研究機構共現圖譜看(圖4),上海市農業科學院食用菌研究所比較突出,90 年代末相關的成果比較多,其次是河南省科學院生物研究所和浙江省林業科學院省級食用菌科技創新服務中心,其中,后者2000年后開始興起。

從合作關系看,90 年代末開始上海市農業科學院食用菌研究所與農業部食用菌遺傳育種重點開放實驗室以及上海市農業遺傳育種重點實驗室合作密切。 2000 年中期,洛陽農林科學院和國家林業局泡桐研究中心合作密切,但是不同省市區域香菇育種研究機構缺乏合作。

2.2 基于專利的分析

2.2.1 香菇育種專利技術基況

由圖5 可以看出,香菇育種1981 年開始有文獻報道,1985 年開始有相關的專利出現,1985—2006 年這20 年專利比較少,基本處于停止狀態。 2006 年香菇育種專利開始增加,但變化緩慢,2012 年之后進入快速發展期,2015 年相關專利產出達到高峰。

從國內香菇育種專利產出看(圖6),專利數最多的為安徽(17.1%),其次是廣西(11.6%),然后依次是浙江(8.0%)、湖北(7.6%)、山東(6.6%),江蘇(5.4%)與上海(5.4%)。

2.2.2 專利技術構成特征

從專利技術構成看(表2),大部分地區的專利屬于A01G 和C05G 領域,其中,安徽、廣西C05G 占比例較高。 與其他區域不同,上海香菇育種專利技術主要由C12Q 構成,占64%。

表2 不同區域專利技術構成分析Table 2 Analysis on technical composition of patents in different region

從不同年份專利的技術構成比例看(圖7),A01G 一直處于主導地位,隨著年代的發展,專利技術組成種類日趨豐富,C05G 技術所占比例增加,尤其在2012 年后發展較快;C12Q 在2007 年占比重較高,之后趨于下降;C12N 技術1990 年曾出現過,2001 年占居主導地位。

2.2.3 研究領域機構與專家

由表3 可以看出,專利數排名前10 的機構主要來自上海、安徽、遼寧、湖北、廣西、河北和貴州,其中,安徽香菇育種的專利主要來自合作社、農業科技有限公司等眾多單位,上海香菇育種專利主要來自上海市農業科學院食用菌研究所。

由圖8 可以看出,上海市農業科學院香菇育種專利申請始于2006 年,2006 年后專利數呈波動變化,其中,2007 年(13 個)、2012 年(11 個)和2017 年(15 個)處于波峰,專利數較多。

上海市農業科學院食用菌研究團隊是香菇育種的主要研究機構,香菇育種專利數排名較前的研究人員是尚曉冬、宋春艷、譚琦、章爐軍、于海龍、陳明杰、張美彥、鮑大鵬,專利技術除了C12Q,還涉及C05G、C12N、A01G、C05F、G01N(表4)。

表3 專利數排名Top10 機構的技術構成Table 3 Technical composition of institution in top 10 of patents number

表4 不同研究人員專利技術構成Table 4 Technical composition of different researchers

3 結論與討論

我國香菇菌種的選育研究20 世紀80 年代初開始有成果產出,研究的主要技術是雜交育種與繁育,90年代是原生質體制備融合育種的高潮,2000 年以后是原生質單核體雜交技術。

香菇育種的研究高峰為20 世紀90 年代,在眾多研究機構中,上海市農業科學院食用菌研究所發文量居首要地位,譚琦、潘迎捷、陳明杰為香菇育種的領軍人物,以其為中心形成龐大的合作網絡體系,但是不同地區研究機構間的合作較缺乏。

香菇育種專利出現于20 世紀80 年代中期,滯后相關文獻4 年,這也表明通過幾年的深入研究,獲得了成熟的技術,并進行推廣應用。 從相關專利的發展變化看,2012 年開始,研究成果得到突飛猛進的發展與應用,以安徽、廣西、浙江、湖北、山東較為突出,相關的研究機構多,主要的技術領域為A01G 和C05G領域。 上海從事香菇育種研究機構比較少,主要是上海市農業科學院食用菌研究所,其技術領域主要為C12Q 領域,以尚曉冬、宋春艷、譚琦、章爐軍、于海龍專利數較多。 相比香菇育種技術的理論研究,上海香菇育種專利技術的研發與應用還有待于進一步加強,從而全面提升上海香菇育種在我國的影響力。