基于CiteSpace的國內(nèi)植物轉(zhuǎn)錄組研究文獻(xiàn)計(jì)量分析

代金玲 張勝利 白玉娥

摘要轉(zhuǎn)錄組研究是發(fā)掘功能基因的重要途徑之一，是基因功能及結(jié)構(gòu)研究的基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)。利用CiteSpace信息可視化軟件對(duì)CNKI數(shù)據(jù)庫中2000—2021年1302篇植物轉(zhuǎn)錄組研究文獻(xiàn)的研究機(jī)構(gòu)、作者、關(guān)鍵詞等內(nèi)容進(jìn)行分析，結(jié)果表明：我國植物轉(zhuǎn)錄組研究發(fā)文量呈現(xiàn)3個(gè)階段，發(fā)文量整體呈上升趨勢(shì)；發(fā)文作者、研究機(jī)構(gòu)主要集中在高校和科研院所，存在的合作關(guān)系較少?；谵D(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)進(jìn)行的分子標(biāo)記、功能注釋、不同條件下基因差異表達(dá)、代謝通路成為研究熱點(diǎn)。功能分析、關(guān)聯(lián)分析、表達(dá)分析等新型突現(xiàn)詞表明了該領(lǐng)域研究的新趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞轉(zhuǎn)錄組；植物；CiteSpace；CNKI數(shù)據(jù)庫

中圖分類號(hào)：S722.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.13601/j.issn.1005-5215.2023.03.019

轉(zhuǎn)錄組的概念有狹義和廣義之分：狹義上單指所有信使RNA（mRNA）的總和；廣義上指生物體的細(xì)胞或組織在一個(gè)特定狀態(tài)下轉(zhuǎn)錄出來的所有RNA的總和[1]。轉(zhuǎn)錄組研究是發(fā)掘功能基因的重要途徑，也是基因結(jié)構(gòu)、功能與表達(dá)的重要研究手段，目前轉(zhuǎn)錄組研究已被廣泛應(yīng)用于生物學(xué)、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)等許多領(lǐng)域，尤其在高等植物轉(zhuǎn)錄組方面應(yīng)用最為廣泛[2-4]。本文借助CiteSpace信息可視化軟件和文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)分析，以中國知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)源，檢索2000—2021年植物轉(zhuǎn)錄組研究相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)其進(jìn)行可視化分析，以期全面掌握該領(lǐng)域研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向，為從事植物轉(zhuǎn)錄組研究的科研工作者提供參考依據(jù)。

1數(shù)據(jù)來源與分析方法

以CNKI數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)來源，檢索時(shí)間為2022年6月23日，時(shí)間跨度為2000年1月1日—2021年12月31日，采用高級(jí)檢索的方式以“植物轉(zhuǎn)錄組”為主題，選擇學(xué)術(shù)期刊論文，經(jīng)過篩選后共檢索到1302篇。將得到的文獻(xiàn)從CNKI中以Refwords文本格式導(dǎo)出研究機(jī)構(gòu)、作者、關(guān)鍵詞等信息，利用CiteSpace（V6.1.R2（64-bit））進(jìn)行分析，生成可視化圖譜[5]。

2結(jié)果與分析

2.1年度發(fā)文量

年度發(fā)文量在一定程度上反映該領(lǐng)域相關(guān)學(xué)術(shù)研究的發(fā)展歷程及研究深度。植物轉(zhuǎn)錄組年度發(fā)文量變化趨勢(shì)如圖1所示，可分為3個(gè)階段：第1階段（空白階段：2000—2005年）。在2005年前，因第一代測(cè)序技術(shù)存在的諸多缺陷，國內(nèi)植物轉(zhuǎn)錄組研究為空白。第2階段（初始階段：2006—2011年）。隨著二代測(cè)序技術(shù)推出，使測(cè)序時(shí)間和成本大幅下降，測(cè)序通量大幅提高，植物轉(zhuǎn)錄組研究年度發(fā)文數(shù)量在10篇以內(nèi)。第3階段（迅速發(fā)展階段：2012—2021年）。隨著基因組學(xué)的研究逐步深入，年均發(fā)文量103篇，年均增長(zhǎng)率達(dá)到43.0%。2020年后文獻(xiàn)發(fā)表量仍保持增長(zhǎng)趨勢(shì)，但增加幅度有所減緩。

2.2研究機(jī)構(gòu)

研究機(jī)構(gòu)分析在一定程度上反應(yīng)該領(lǐng)域研究機(jī)構(gòu)的科研影響力。2006—2021年植物轉(zhuǎn)錄組研究領(lǐng)域發(fā)文量大于等于5篇的研究機(jī)構(gòu)如表1所示。從表1可以看出，高校和科研院所在植物轉(zhuǎn)錄組研究中發(fā)揮著重要作用。發(fā)文量排前4位的機(jī)構(gòu)分別為中國科學(xué)院大學(xué)、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院藥用植物研究所、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院中藥研究所和中國林業(yè)科學(xué)研究院經(jīng)濟(jì)林研究開發(fā)中心。利用CiteSpace分析獲得機(jī)構(gòu)之間合作關(guān)系如圖2所示，共得到278個(gè)節(jié)點(diǎn)，107條連線，網(wǎng)絡(luò)密度為0.0028，圖譜呈現(xiàn)明顯的離散型分布，連線數(shù)量較少，表明各研究機(jī)構(gòu)之間的合作并不緊密[6]。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，福建農(nóng)林大學(xué)、西南林業(yè)大學(xué)、中國科學(xué)院大學(xué)、海南大學(xué)等機(jī)構(gòu)各自開展研究均相對(duì)獨(dú)立。中南林業(yè)科技大學(xué)內(nèi)部及與中國林業(yè)科學(xué)研究院經(jīng)濟(jì)林研究開發(fā)中心存在較多的合作。

2.3作者分析

通過對(duì)作者發(fā)文量的分析可以得知在植物轉(zhuǎn)錄組領(lǐng)域具有較高影響力的作者。統(tǒng)計(jì)發(fā)文量大于等于4篇的作者如表2所示。中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院孫超的發(fā)文量最高，為9篇；其次為福建農(nóng)林大學(xué)賴鐘雄和廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院作物研究所王繼華，各6篇。利用CiteSpace進(jìn)行作者間合作關(guān)系分析如圖3所示。共獲得440個(gè)節(jié)點(diǎn)，275條連線，密度為0.0028。從圖譜中發(fā)現(xiàn)主要有3個(gè)團(tuán)隊(duì)：孫超、陳士林等團(tuán)隊(duì)主要進(jìn)行人參等藥用植物轉(zhuǎn)錄組分析[7-9]；向增旭、張成才等團(tuán)隊(duì)進(jìn)行茅蒼術(shù)、百蕊草等材料不同狀態(tài)下轉(zhuǎn)錄組分析[10-12]；高繼海、張大燕等團(tuán)隊(duì)主要進(jìn)行天麻丙烷及烏頭萜類生物合成代謝途徑轉(zhuǎn)錄組分析[13，14]。

2.4研究熱點(diǎn)分析

關(guān)鍵詞是文章主題內(nèi)容的核心，其數(shù)量和分布可以客觀反映某個(gè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)及趨勢(shì)。本研究檢索主題詞為“植物轉(zhuǎn)錄組”，因此不再討論與此相關(guān)的關(guān)鍵詞。利用CiteSpace獲得關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜如圖4所示，分析共得到375個(gè)節(jié)點(diǎn)，449條連線，網(wǎng)絡(luò)密度為0.0064。出現(xiàn)頻率排名前20的關(guān)鍵詞及中心性值如表3所示。研究發(fā)現(xiàn)，中心性高的關(guān)鍵詞才能夠在一定程度上代表本領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[15]。因此，植物轉(zhuǎn)錄組研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)主要有以下3個(gè)方面：一是基因表達(dá)水平分析和差異表達(dá)分析，其中差異表達(dá)分析主要是植物在低溫脅迫、干旱脅迫、鹽脅迫等不同情況下的表達(dá)差異；二是新基因的挖掘，通過轉(zhuǎn)錄組測(cè)序與植物性狀進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，對(duì)基因功能注釋分析進(jìn)行優(yōu)化；三是單核苷酸多態(tài)性分析，轉(zhuǎn)錄組研究已成為研究細(xì)胞類型、發(fā)育調(diào)控等較復(fù)雜分子機(jī)制的重要手段，是應(yīng)用于分子標(biāo)記多態(tài)性鑒定的重要前提。

2.5研究前沿趨勢(shì)分析

關(guān)鍵詞突現(xiàn)分析可發(fā)現(xiàn)在一定時(shí)間內(nèi)受到特別關(guān)注的關(guān)鍵詞，在分析研究前沿、預(yù)測(cè)研究趨勢(shì)方面有重要價(jià)值。運(yùn)用CiteSpace軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，整理得到關(guān)鍵詞突現(xiàn)圖譜如圖5所示。共得到20個(gè)突現(xiàn)關(guān)鍵詞，紅色片段代表的是突現(xiàn)引文節(jié)點(diǎn)；Begin和End代表突現(xiàn)所開始及結(jié)束的時(shí)間；Strength代表突現(xiàn)強(qiáng)度，強(qiáng)度值越高，說明該突現(xiàn)詞在這一段時(shí)間影響越大。分析發(fā)展基本可以分為2個(gè)階段：第1階段（2006—2013年）主要以模式植物擬南芥及藥用植物轉(zhuǎn)錄組學(xué)、代謝組學(xué)、基因組研究為主。第2階段（2014—2021年）更多植物的基因功能分析、關(guān)聯(lián)分析及基因挖掘成為研究的熱點(diǎn)。

3結(jié)論與展望

3.1結(jié)論

運(yùn)用CiteSpace可視化分析軟件，對(duì)2000—2021年CNKI數(shù)據(jù)庫中植物轉(zhuǎn)錄組研究情況進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：

（1）國內(nèi)植物轉(zhuǎn)錄組研究最早在2006提出，隨后引起了越來越多學(xué)者的關(guān)注，年度發(fā)文量一直呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。

（2）從作者和研究機(jī)構(gòu)來看，植物轉(zhuǎn)錄組研究主要集中在高校和研究所，但合作較為分散，今后應(yīng)加強(qiáng)學(xué)者團(tuán)隊(duì)及機(jī)構(gòu)之間的聯(lián)系。

（3）隨著植物轉(zhuǎn)錄組研究的不斷發(fā)展與深入，研究材料和研究范圍都在不斷地?cái)U(kuò)大，基因分析、基因挖掘、關(guān)聯(lián)分析等為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

3.2展望

隨著測(cè)序技術(shù)的不斷發(fā)展，使得轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的結(jié)果更加準(zhǔn)確完整，轉(zhuǎn)錄組研究已經(jīng)成為近年來分子生物學(xué)研究的熱點(diǎn)。

（1）細(xì)胞是生物體的基本結(jié)構(gòu)和功能單位，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)錄組研究是在多細(xì)胞水平上，無法揭示細(xì)胞之間基因表達(dá)的差異。近年來單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組的研究使研究人員可以深入了解組織中細(xì)胞構(gòu)成的多樣性和基因表達(dá)狀態(tài)。目前，單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組已經(jīng)在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域開展，并且在植物研究中也顯現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。

（2）細(xì)胞在組織內(nèi)所處的空間位置與其發(fā)揮的生物功能密切相關(guān)，空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)可以同時(shí)獲得轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)信息和空間位置信息，能夠提供大量基因表達(dá)的空間信息，使研究人員了解空間上細(xì)胞間、組織間的信息交流，發(fā)現(xiàn)更多有價(jià)值的東西，理解生命的整體生理機(jī)制。

（3）在大量植物進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組研究背景下，測(cè)序所得到的龐大數(shù)據(jù)的生物信息學(xué)分析成為科研人員的挑戰(zhàn)。如何對(duì)這些海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與挖掘，從而發(fā)現(xiàn)基因，注釋功能，不斷豐富基因資源，將成為今后的研究熱點(diǎn)。

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收稿日期：2022-10-31

內(nèi)蒙古自治區(qū)自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2022MS03037）

作者簡(jiǎn)介：代金玲（1986-），女，碩士，實(shí)驗(yàn)師，主要從事林木生物技術(shù)研究.

通信作者：白玉娥（1968-），女，博士，教授，主要從事林木生物技術(shù)研究.