基于CNKI的根尖微核研究文獻計量學及可視化分析

楊志，李文義,*，楊慧娟，高路，熊勇，王修齊，黃金，楊文秀

(1.云南民族大學 云南省跨境民族地區生物質資源清潔利用國際聯合研究中心，云南 昆明 650500； 2.云南民族大學 民族藥資源化學國家民委-教育部重點實驗室，云南 昆明 650500； 3.中國計量大學 標準化學院，浙江 杭州 310018)

微核(Micronucleus)是指位于真核生物細胞中完全與主核分開的圓形或橢圓形的小核；其成因主要是由于細胞的有絲分裂受到干擾，導致一些染色體沒有著絲點而在細胞中形成大小不等的小核[1]。基于此特性，可通過觀察并統計細胞內微核的數量，以此來評估環境污染導致染色體畸變的程度，從而間接地體現環境污染的程度。植物微核技術即是通過污染物誘發染色體畸變而形成微核，來判定環境污染對植物的損傷的一種方法，主要有觀察花粉母細胞微核或根尖分生組織的微核兩種途徑[2]。植物根尖微核技術因其快速、簡便的優點，在環境污染及化學品監測領域得到廣泛應用[3]。1986年，我國就已將蠶豆根尖微核實驗方法列入《環境監測技術規范》生物監測(水環境)部分，2002年又編入《水和廢水監測分析方法》(第四版)，用于檢測水與廢水的遺傳毒性。

文獻計量分析是利用數理統計學方法建立模型，定量與客觀地對學術現狀與發展趨勢進行定量描述、評價以及預測，歸屬于圖書情報學研究[4-5]。目前，使用該方法對根尖微核相關文獻進行統計和分析的研究還未見報道。本文基于中國知網數據庫(CNKI)的檢索信息，采用文獻計量的方法，分析和總結了國內根尖微核相關研究的發展，以期為進一步開展相關研究提供參考。

1 材料與方法

本文利用中國知網數據庫，以“根尖”“微核”為主題詞，將二者設置為并含關系，搜集了1980—2018年的1 034篇文獻。在1 034篇文獻中，去除報告、會議等記錄后，共計獲取1 016條有效記錄。所搜集的有效文獻以Refworks格式導出，用CiteSpace對有效文獻進行計量分析，分別從年度發文量和引用量、關鍵詞、研究熱點與前沿分析等方面對數據信息進行統計分析，研究根尖微核相關文獻的研究特點和發展規律。

2 結果與分析

2.1 發文量和引用量分析

由CNKI搜集到的根尖微核有效論文共計1 016篇，論文發表時間始于1980年，由年度發文量統計得到圖1。據圖1數據，可以將根尖微核相關研究的發展趨勢分為3個重要階段：起步期(1980—1991年)，增長期(1992—2008年)及衰減期(2009—2018年)。

圖1 1980—2018年的年度發文數量

1980—1991年，該階段根尖微核相關研究較為零散，統計到論文76篇，占統計論文總數的7.48%。相關研究都是在以往的發現和經驗的基礎上進行，為根尖微核的進一步深入研究奠定了理論基礎。1992—2008年，該階段論文發表數量經過數年的平穩發展以后，于2003年開始出現快速增長，2008年發表論文75篇達到最高峰；該階段共計發表論文559篇，占論文總量的55%。這個數據在一定程度上可以說明，根尖微核的相關研究有了突飛猛進的進展，并逐漸突破了以往的盲點。同時，根尖微核的研究也開始逐漸受到學者們的關注，拓寬了該知識領域與研究視野。2009—2018年，論文發表數量逐年下降，共發表論文381篇，占論文總量的37.5%。

圖2為論文的年度被引用頻次統計。從圖2可以看出，1995年引用量最高，2000—2008年呈增大趨勢，2008年后逐步下降，該結果與論文發文量存在一定的關聯性；其中，1995、2002和1997年3篇文獻引用次數較高，對整體趨勢有較大影響。1995年，段昌群等[6]發表的論文“重金屬對蠶豆的細胞遺傳學毒理作用和對蠶豆根尖微核技術的探討”被引386次，該論文以五種重金屬對根尖微核的影響進行正交設計，統計高峰期的細胞分裂數、中期的染色體畸變數和微核數，這3個參數在不同重金屬劑量范圍下都受到細胞遺傳學毒理作用，并呈現相應的規律，為環境污染物的遺傳毒性監測奠定了基礎。2002年，戴偉民等[7]發表的論文“鹽脅迫對番茄幼苗生長發育的影響”被引240次，該論文系統地研究了鹽脅迫下番茄種子的萌發情況，發現當鹽濃度達到0.3%以后，種子萌發、根尖微核受到顯著影響，根尖微核與側根的變化趨勢呈正相關。1997年，張義賢等[8]發表的論文“三價鉻和六價鉻對大麥毒害效應的比較”，研究了不同濃度鉻對大麥種子萌發和根尖遺傳毒性的影響，進一步拓展了根尖微核技術的研究。上述3篇論文對該領域的相關研究具有較大影響力。

圖2 按年份的論文被引頻次統計

2.2 關鍵詞分析

2.2.1 高頻關鍵詞的聚類分析

利用CiteSpace軟件，在中閾值為Top50、時間切片為5年為一個節點、降低圖像密度性的條件下，對關鍵詞進行了分析。在計算出的聚類視圖中，采用聚類分析，運用關鍵詞聚類，顯示出了14個聚類標簽(#0～14)，靠前的聚類編號代表文獻數量較多、聚類規模較大；最后用LLR算法對高頻關鍵詞進行聚類，生成了1980—2018年高頻關鍵詞的聚類圖(圖3)。

圖3 關鍵詞的聚類分析

由圖3可以看出，共有14個聚類，205個節點，“微核”“蠶豆”“微核率”“蠶豆根尖”這些關鍵詞表現出較高的向心性。對關鍵詞節點進行調整，使用“Citation/Frequency Burst”功能進行分析后發現，深紅色的節點即為研究熱點，主要分布于#0、#3、#4、#7、#12，因此，在14個聚類中，#0、#3、#4、#7、#12為主要聚類，這5個聚類所反映的研究主題包含了研究熱點，關鍵詞字體大小與研究文獻數量成正比。根據聚類圖譜，與“根尖”、“微核”相關的研究主題可以分為：(1)遺傳毒性及有絲分裂，包含洋蔥、誘變、發芽率、焦化廢水等；(2)根尖細胞，包含遺傳損傷、植物細胞、重金屬等；(3)蠶豆，包含微核、微核試驗、微核率等；(4)蠶豆根尖，包含蠶豆根尖細胞、細胞微核、化感作用等；(5)污染指數，包含微核千分率、蠶豆根尖細胞微核技術、抗突變等。

2.2.2 關鍵詞共現分析

關鍵詞是文章核心內容的濃縮及提煉，若某一關鍵詞在其所在領域的研究中反復出現，則該關鍵詞所代表的研究課題是該領域的研究熱點[9]。用CiteSpace軟件，對所得文獻數據進行共詞分析，時區選擇為1980—2018年，時間跨度為5，節點類型設置為“Cluster reference”，篩選閾值(c; cc; ccv)設定為(2, 3, 15; 3, 3, 20; 3, 3, 20)，得到關鍵詞共現圖譜(圖4)，每個聚類代表著該領域的一個研究前沿。經過參數篩選，圖譜中共出現了81點，每個點代表了一篇文獻，131條連線，其模塊值為0.828 8，輪廓值為0.736 3，表明形成聚類結構顯著，置信度高且有意義。因此，本聚類網絡視圖具有較高的參考價值。

圖4 關鍵詞共現圖譜

圖4中節點之間連線的粗細程度表示共詞關系的強弱，兩個節點之間的連線越粗，則說明兩者的共詞關系越強。字體和節點越大，代表該詞出現的頻次越多，中介中心性越強。節點之間的連線呈現出的不同顏色代表不同年份。從圖4可以看出，出現頻數最高的3個關鍵詞為“微核”“蠶豆” “微核率”，分別達到290、240和181次。在關鍵詞共現網絡分析中，“微核”“蠶豆”“微核率”為3個中心關鍵詞，與微核共詞的關鍵詞有“有絲分裂”(41次)、“污染指數”(37次)、“致突變性”(32次)、“大蒜”(26次)、“根尖”(26次)、“水質污染”(26次)、“遺傳損傷”(24次)、“化感作用”(19次)、“飲用水”(15次)、“誘變劑”(14次)、“微核細胞率”(13次)和“佛豆”(11次)。從而得出，根尖微核實驗主要是通過微核、微核率來進行判定，且最常用的種類是蠶豆。

此外，結果表明，在該研究領域中，有兩個重要的轉型階段對應著微核根尖研究的發展趨勢。在起步期，學者們著重對微核技術及試驗展開研究，對微核的初步探索主要在1980—2002年。到了增長期，學者們將研究轉向了根尖細胞，并以根尖細胞為基礎，延伸出了染色體畸變、染色體畸變率以及有絲分裂等多個研究點，且研究不斷深入，從細胞學進一步延伸到了遺傳學的領域，這也是出現增長期的原因之一。

2.3 研究熱點與前沿分析

對于根尖微核的可視化研究主要可分為基于文獻的共引分析(Co-citation)和基于詞或詞組的共詞分析(Co-word)，相較之下，共引分析更廣泛關注于系統揭示學科結構、學科發展規律和發展趨勢，而學科中比較容易出現高頻關鍵詞。綜合考慮，本文選用共詞法來分析根尖微核發展的熱點與前沿[10]。

經過聚類分析后進行關鍵詞聚類，得出14個聚類標簽，各個聚類標簽代表主題詞占據的相關研究領域；再用LLR算法計算，最后進行時間軸聚類分析，得出根尖、微核研究熱點時間軸(圖5)。從圖5可看出，在與主題詞相關的15個主要研究領域中，#1焦化廢水、#4微核實驗和#11染色體畸變率3大研究領域研究的周期較長，研究時間段分別為1980—2016年、1983—2013年和1980—2016年，覆蓋的時間分別為36年、30年和36年。由此可知，自1980年以來，學者對這3大研究領域的研究較為深入且周期較長。使用“Citation/Frequency Burst”功能分析，可以看出，在#0抗氧化酶研究領域中，1992—2007年共出現了3個研究熱點，分別為1992年的“遺傳毒性”、1995年的“有絲分裂”和2007年的“化感作用”；在#1焦化廢水研究領域中，僅出現1個研究熱點，即1995年的“根尖”；在#3根尖細胞研究領域中，出現了2個研究熱點，分別為1995年的“根尖細胞”與2001年的“遺傳損傷”；在#6致突變性研究領域中，僅出現1個研究熱點，即1987年的“致突變性”；在#7細胞微核研究領域中，出現1個研究熱點，即1983年的“蠶豆根尖”；在#11染色體畸變率此研究領域中，出現1個研究熱點，即1995年的“有絲分裂指數”；在#12抗突變研究領域中，出現1個研究熱點，即1992年的“污染指數”；在#13微核細胞率研究領域中，出現1個研究熱點，即1984年的“誘變效應”。

圖5 根尖、微核研究熱點時間軸

根據研究熱點的頻次對主要關鍵詞進行降序排列(圖6)。“微核”“蠶豆”“微核率”“蠶豆根尖”“染色體畸變”是排名前5的高頻次關鍵詞，出現的頻次分別為290、240、181、143和124次，中介中心性分別為0.04、0.09、0.20、0.10和0.74。因此，“微核率”“蠶豆根尖”是研究熱點與出現頻次均較高的兩個關鍵詞，可以推斷出“微核率”“蠶豆根尖”研究密切相關且較為深入。

圖6 根尖、微核研究突現點

3 小結與討論

根尖微核相關研究的發展趨勢總體可分為起步期、增長期和衰減期3個階段；關鍵詞出現頻率最高的是“微核”“蠶豆”“微核率”；研究的熱點主要集中在遺傳毒性及有絲分裂、根尖細胞(蠶豆根尖)和污染指數；有絲分裂是導致微核產生的最根本原因，也是研究的前沿，該領域的研究應不斷深入。

1998—2015年，美國國家環保局、國際標準化組織以及經濟合作與發展組織先后頒布有關于微核實驗的方法標準[11-12]，較新的有ISO 29200—2013蠶豆微核技術標準[13]。微核技術可用于針對性地檢測環境介質、化學物質等對植物產生的遺傳毒性，以及致突變風險評價，隨著人們對環境問題的日益關注，植物微核技術的重視度有所提高。我國于1986年將蠶豆根尖微核實驗方法列入《環境監測技術規范》生物監測(水環境)部分；2002年又編入《水和廢水監測分析方法》(第四版)，用于水與廢水遺傳毒性的規范檢測。微核技術在研究領域仍存在技術方法不夠完善等問題，目前的相關研究呈現相對下降趨勢，但其對于環境致突變性測定具有潛在應用價值，特別是在土壤遺傳毒性評估及環境風險評價方面的應用，因此，應進一步堅持和完善根尖微核相關領域的研究及應用。