基于CNKI的根尖微核研究文獻計量學(xué)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(xué) 云南省跨境民族地區(qū)生物質(zhì)資源清潔利用國際聯(lián)合研究中心，云南 昆明 650500； 2.云南民族大學(xué) 民族藥資源化學(xué)國家民委-教育部重點實驗室，云南 昆明 650500； 3.中國計量大學(xué) 標準化學(xué)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(dǎo)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(tǒng)計細胞內(nèi)微核的數(shù)量，以此來評估環(huán)境污染導(dǎo)致染色體畸變的程度，從而間接地體現(xiàn)環(huán)境污染的程度。植物微核技術(shù)即是通過污染物誘發(fā)染色體畸變而形成微核，來判定環(huán)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(shù)因其快速、簡便的優(yōu)點，在環(huán)境污染及化學(xué)品監(jiān)測領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[3]。1986年，我國就已將蠶豆根尖微核實驗方法列入《環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》生物監(jiān)測(水環(huán)境)部分，2002年又編入《水和廢水監(jiān)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(shù)理統(tǒng)計學(xué)方法建立模型，定量與客觀地對學(xué)術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢進行定量描述、評價以及預(yù)測，歸屬于圖書情報學(xué)研究[4-5]。目前，使用該方法對根尖微核相關(guān)文獻進行統(tǒng)計和分析的研究還未見報道。本文基于中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(CNKI)的檢索信息，采用文獻計量的方法，分析和總結(jié)了國內(nèi)根尖微核相關(guān)研究的發(fā)展，以期為進一步開展相關(guān)研究提供參考。

1 材料與方法

本文利用中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，以“根尖”“微核”為主題詞，將二者設(shè)置為并含關(guān)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(dǎo)出，用CiteSpace對有效文獻進行計量分析，分別從年度發(fā)文量和引用量、關(guān)鍵詞、研究熱點與前沿分析等方面對數(shù)據(jù)信息進行統(tǒng)計分析，研究根尖微核相關(guān)文獻的研究特點和發(fā)展規(guī)律。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)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(fā)表時間始于1980年，由年度發(fā)文量統(tǒng)計得到圖1。據(jù)圖1數(shù)據(jù)，可以將根尖微核相關(guān)研究的發(fā)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(fā)文數(shù)量

1980—1991年，該階段根尖微核相關(guān)研究較為零散，統(tǒng)計到論文76篇，占統(tǒng)計論文總數(shù)的7.48%。相關(guān)研究都是在以往的發(fā)現(xiàn)和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上進行，為根尖微核的進一步深入研究奠定了理論基礎(chǔ)。1992—2008年，該階段論文發(fā)表數(shù)量經(jīng)過數(shù)年的平穩(wěn)發(fā)展以后，于2003年開始出現(xiàn)快速增長，2008年發(fā)表論文75篇達到最高峰；該階段共計發(fā)表論文559篇，占論文總量的55%。這個數(shù)據(jù)在一定程度上可以說明，根尖微核的相關(guān)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(xué)者們的關(guān)注，拓寬了該知識領(lǐng)域與研究視野。2009—2018年，論文發(fā)表數(shù)量逐年下降，共發(fā)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(tǒng)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(jié)果與論文發(fā)文量存在一定的關(guān)聯(lián)性；其中，1995、2002和1997年3篇文獻引用次數(shù)較高，對整體趨勢有較大影響。1995年，段昌群等[6]發(fā)表的論文“重金屬對蠶豆的細胞遺傳學(xué)毒理作用和對蠶豆根尖微核技術(shù)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(shè)計，統(tǒng)計高峰期的細胞分裂數(shù)、中期的染色體畸變數(shù)和微核數(shù)，這3個參數(shù)在不同重金屬劑量范圍下都受到細胞遺傳學(xué)毒理作用，并呈現(xiàn)相應(yīng)的規(guī)律，為環(huán)境污染物的遺傳毒性監(jiān)測奠定了基礎(chǔ)。2002年，戴偉民等[7]發(fā)表的論文“鹽脅迫對番茄幼苗生長發(fā)育的影響”被引240次，該論文系統(tǒng)地研究了鹽脅迫下番茄種子的萌發(fā)情況，發(fā)現(xiàn)當鹽濃度達到0.3%以后，種子萌發(fā)、根尖微核受到顯著影響，根尖微核與側(cè)根的變化趨勢呈正相關(guān)。1997年，張義賢等[8]發(fā)表的論文“三價鉻和六價鉻對大麥毒害效應(yīng)的比較”，研究了不同濃度鉻對大麥種子萌發(fā)和根尖遺傳毒性的影響，進一步拓展了根尖微核技術(shù)的研究。上述3篇論文對該領(lǐng)域的相關(guān)研究具有較大影響力。

圖2 按年份的論文被引頻次統(tǒng)計

2.2 關(guān)鍵詞分析

2.2.1 高頻關(guān)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(jié)點、降低圖像密度性的條件下，對關(guān)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(guān)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(shù)量較多、聚類規(guī)模較大；最后用LLR算法對高頻關(guān)鍵詞進行聚類，生成了1980—2018年高頻關(guān)鍵詞的聚類圖(圖3)。

圖3 關(guān)鍵詞的聚類分析

由圖3可以看出，共有14個聚類，205個節(jié)點，“微核”“蠶豆”“微核率”“蠶豆根尖”這些關(guān)鍵詞表現(xiàn)出較高的向心性。對關(guān)鍵詞節(jié)點進行調(diào)整，使用“Citation/Frequency Burst”功能進行分析后發(fā)現(xiàn)，深紅色的節(jié)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(guān)鍵詞字體大小與研究文獻數(shù)量成正比。根據(jù)聚類圖譜，與“根尖”、“微核”相關(guān)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(fā)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(shù)，包含微核千分率、蠶豆根尖細胞微核技術(shù)、抗突變等。

2.2.2 關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

關(guān)鍵詞是文章核心內(nèi)容的濃縮及提煉，若某一關(guān)鍵詞在其所在領(lǐng)域的研究中反復(fù)出現(xiàn)，則該關(guān)鍵詞所代表的研究課題是該領(lǐng)域的研究熱點[9]。用CiteSpace軟件，對所得文獻數(shù)據(jù)進行共詞分析，時區(qū)選擇為1980—2018年，時間跨度為5，節(jié)點類型設(shè)置為“Cluster reference”，篩選閾值(c; cc; ccv)設(shè)定為(2, 3, 15; 3, 3, 20; 3, 3, 20)，得到關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜(圖4)，每個聚類代表著該領(lǐng)域的一個研究前沿。經(jīng)過參數(shù)篩選，圖譜中共出現(xiàn)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(jié)構(gòu)顯著，置信度高且有意義。因此，本聚類網(wǎng)絡(luò)視圖具有較高的參考價值。

圖4 關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

圖4中節(jié)點之間連線的粗細程度表示共詞關(guān)系的強弱，兩個節(jié)點之間的連線越粗，則說明兩者的共詞關(guān)系越強。字體和節(jié)點越大，代表該詞出現(xiàn)的頻次越多，中介中心性越強。節(jié)點之間的連線呈現(xiàn)出的不同顏色代表不同年份。從圖4可以看出，出現(xiàn)頻數(shù)最高的3個關(guān)鍵詞為“微核”“蠶豆” “微核率”，分別達到290、240和181次。在關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析中，“微核”“蠶豆”“微核率”為3個中心關(guān)鍵詞，與微核共詞的關(guān)鍵詞有“有絲分裂”(41次)、“污染指數(shù)”(37次)、“致突變性”(32次)、“大蒜”(26次)、“根尖”(26次)、“水質(zhì)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(jié)果表明，在該研究領(lǐng)域中，有兩個重要的轉(zhuǎn)型階段對應(yīng)著微核根尖研究的發(fā)展趨勢。在起步期，學(xué)者們著重對微核技術(shù)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(xué)者們將研究轉(zhuǎn)向了根尖細胞，并以根尖細胞為基礎(chǔ)，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(xué)進一步延伸到了遺傳學(xué)的領(lǐng)域，這也是出現(xiàn)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(guān)注于系統(tǒng)揭示學(xué)科結(jié)構(gòu)、學(xué)科發(fā)展規(guī)律和發(fā)展趨勢，而學(xué)科中比較容易出現(xiàn)高頻關(guān)鍵詞。綜合考慮，本文選用共詞法來分析根尖微核發(fā)展的熱點與前沿[10]。

經(jīng)過聚類分析后進行關(guān)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(jù)的相關(guān)研究領(lǐng)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(guān)的15個主要研究領(lǐng)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(lǐng)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(xué)者對這3大研究領(lǐng)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(lǐng)域中，1992—2007年共出現(xiàn)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(lǐng)域中，僅出現(xiàn)1個研究熱點，即1995年的“根尖”；在#3根尖細胞研究領(lǐng)域中，出現(xiàn)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(lǐng)域中，僅出現(xiàn)1個研究熱點，即1987年的“致突變性”；在#7細胞微核研究領(lǐng)域中，出現(xiàn)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(lǐng)域中，出現(xiàn)1個研究熱點，即1995年的“有絲分裂指數(shù)”；在#12抗突變研究領(lǐng)域中，出現(xiàn)1個研究熱點，即1992年的“污染指數(shù)”；在#13微核細胞率研究領(lǐng)域中，出現(xiàn)1個研究熱點，即1984年的“誘變效應(yīng)”。

圖5 根尖、微核研究熱點時間軸

根據(jù)研究熱點的頻次對主要關(guān)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(guān)鍵詞，出現(xiàn)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(xiàn)頻次均較高的兩個關(guān)鍵詞，可以推斷出“微核率”“蠶豆根尖”研究密切相關(guān)且較為深入。

圖6 根尖、微核研究突現(xiàn)點

3 小結(jié)與討論

根尖微核相關(guān)研究的發(fā)展趨勢總體可分為起步期、增長期和衰減期3個階段；關(guān)鍵詞出現(xiàn)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(shù)；有絲分裂是導(dǎo)致微核產(chǎn)生的最根本原因，也是研究的前沿，該領(lǐng)域的研究應(yīng)不斷深入。

1998—2015年，美國國家環(huán)保局、國際標準化組織以及經(jīng)濟合作與發(fā)展組織先后頒布有關(guān)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(shù)標準[13]。微核技術(shù)可用于針對性地檢測環(huán)境介質(zhì)、化學(xué)物質(zhì)等對植物產(chǎn)生的遺傳毒性，以及致突變風(fēng)險評價，隨著人們對環(huán)境問題的日益關(guān)注，植物微核技術(shù)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(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》生物監(jiān)測(水環(huán)境)部分；2002年又編入《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第四版)，用于水與廢水遺傳毒性的規(guī)范檢測。微核技術(shù)在研究領(lǐng)域仍存在技術(shù)方法不夠完善等問題，目前的相關(guān)研究呈現(xiàn)相對下降趨勢，但其對于環(huán)境致突變性測定具有潛在應(yīng)用價值，特別是在土壤遺傳毒性評估及環(huán)境風(fēng)險評價方面的應(yīng)用，因此，應(yīng)進一步堅持和完善根尖微核相關(guān)領(lǐng)域的研究及應(yīng)用。