基于CiteSpace的海洋雙殼貝類免疫研究可視化分析

寧新翔 孫宏宇 劉璐璐 杜雨軒 朱若琳 趙森

(北部灣大學海洋學院/廣西北部灣海洋生物多樣性養護重點實驗室，廣西 欽州 535011)

雙殼軟體動物隸屬于軟體動物門雙殼綱，是重要的海洋漁業資源。常見的海洋雙殼綱貝類如太平洋牡蠣(Crassostrea gigas)、櫛孔扇貝(Chlamys farreri)、紫貽貝(Mytilus edulis)、菲律賓蛤仔(Ruditapes philippinarum)、合浦珠母貝(Pinctada fucata)等，在我國的水產養殖行業中占有舉足輕重的地位。據2022年《中國漁業統計年鑒》顯示，2021年我國貝類海水養殖產量高達1545.67萬t，占海水養殖總產量的69.90%。另外，海洋雙殼貝類除具有巨大的商業價值外，還具備過濾海水、清潔以及監測海域水質的作用[1]，具有一定的生態功能。

貝類的生活環境復雜。近年來，貝類養殖水域環境不斷發生變化，由于受到一些病原微生物以及海洋污染物的威脅，病害頻發，貝類養殖產業日漸嚴峻[2]。長期以來動物免疫研究一直是學界的研究熱點，免疫是指機體能夠識別“自己”、清除“異己”的生理功能，目的是維持機體生命活動的穩態。動物的免疫系統分為固有免疫系統和適應性免疫系統，與高等的哺乳動物相比，貝類屬于低等的無脊椎動物，其只具有固有免疫系統而不具有適應性免疫系統，其免疫屬于非特異性免疫。當海洋貝類等無脊椎動物遭受微生物感染后會激活細胞和體液免疫反應，涉及外來異物的識別、激活/抑制絲氨酸蛋白酶活性改變的細胞外級聯反應、細胞內信號轉導、目的基因轉錄活性改變、激活免疫細胞和效應物反應系統來殺死和清除病原體等生理過程。因此，對貝類免疫的深入研究對漁業的健康發展至關重要[3]。

隨著實驗技術的進步和實驗條件的改善，有關海洋雙殼貝類免疫研究的學術論文逐年上漲，傳統的文獻分析方法并不能很好地梳理學科發展態勢。基于CiteSpace的文獻計量學分析，可揭示文獻信息內的數量特征以及內在規律，將其進一步可視化分析，可以有效減少數據的信息混亂，有利于科學知識的解讀和隱性關系的挖掘[4]。因此，有必要對海洋雙殼貝類免疫研究發展趨勢以及前沿熱點進行梳理、總結以及歸納。

1 材料和方法

1.1 數據收集

Web of Science(WOS)數據庫是在科學研究中最重要的索引工具之一，本研究以WOS為文獻檢索平臺，選擇核心集數據庫，檢索詞設置為TS主題=(immune)OR(immunity)and(marine bivalve OR pearl oyster OR oyster OR scallop OR mussel OR clam)”，檢索時間定義為2000—2022年，進行專業檢索，選擇語種為English，文獻類型選擇為Article，剔除掉不相關文獻、會議類文獻，以及重復類文獻，最終篩選出WOS數據庫文獻3094篇，將篩選出的文獻分別以全記錄與引用的參考文獻格式導出，以“download_數字”開頭命名的txt格式進行保存和后續分析。

1.2 研究方法

數據分析和可視化在CiteSpcace 6.1.R6軟件上進行，通過節點大小與鏈接、中心性等要素，展示海洋雙殼貝類免疫研究趨勢。CiteSpace軟件運行采用的時間跨度為2000—2022年，time slice設置為1year，選擇“Keyword”進行關鍵突現以及聚類分析，Author進行發文作者分析，“Reference”進行文獻共被引分析，“Cited journal”進行期刊共被引分析，年度發文量采用Excel繪制，國家合作網絡圖采用VOSviewer(https：//www.vosviewer.com)、Gephi和Charticulator(https：//charticulator.com)繪制，發文期刊圖例采用WOS平臺繪制，根據普萊斯定律公式計算核心作者：

式中，Npmax為發文量最多作者的文章數量；MP為核心作者的最低發文量[5]。

2 結果與分析

2.1 發文量分析

年度發文數量的變化能反映該領域發展現狀和趨勢[6]，對WOS數據庫檢索的3094篇文獻進行發文量分析可知，在2000—2004年發文量相對平穩，每年發文量不多，處于成長期。從2005年開始發文量逐年增長，呈現一個加速上升的趨勢，處于上升期。而在2022年發文量為284篇，為近23年來發文量最高的年份。由圖1可以看出，在2000—2022年發文量總體是呈現上升趨勢，而發文量的變化也從側面說明了隨著現代研究手段的提升，學者們對海洋雙殼貝類免疫進行了更加深入的研究，預測未來發文數量還將會持續的增長，但增速放緩。

2.2 發文作者分析

2.2.1 作者發文量分析

對作者的發文數量進行統計可以分析本研究領域的核心作者群體和合作程度[6]。根據核心作者計算可知，發表論文11篇及以上的為核心作者，通過分析WOS數據庫海洋雙殼貝類免疫研究發文量前10的作者可知，見表1，有4位作者發文量大于80篇，其中來自大連海洋大學的Song L S教授和Wang L L教授發文量遠高于其他作者，發文量分別為244篇和224篇，分別占總發文數比例為7.873%和7.228%，排在第3位、第4位的Zhang H教授和Qiu L M教授，發文量分別為90篇和82篇，分別占總發文數比例為2.904%和2.646%，其都來自于中國科學院海洋研究所。從表1中也可以看到，10位發文作者全都來自于中國，國內大小核心作者群體已經形成，其中以Song L S、Wang L L、Zhang H、Qiu L M等為核心形成的大核心作者群體支撐和引領該領域的發展，這表明近年來我國研究人員在海洋雙殼貝類免疫研究上發揮了很重要的作用。

表1 海洋雙殼貝類免疫研究發文量前10的作者

2.2.2 發文作者合作分析

節點的大小與每位作者發表的文獻數量有關，而節點之間的距離和連接的粗細則表明作者在共同發表論文時的合作程度[6]。通過對圖2分析可知，研究者形成了1個較大的團體，以及一部分小團體，而不同研究團隊作者之間各自形成一個整體，呈整體獨立，部分分散的現象。其中值得關注的是以Song L S、Wang L L、Zhang H、Qiu L M等為中心形成了最大的網絡合作，并輻射到周圍其他作者，而Song L S等作者群體主要致力于海洋動物分子遺傳學、分子免疫學及水產貝類病害防治等研究，其大多數都是來自于大連海洋大學以及中國科學院海洋研究所，說明了大連海洋大學和中國科學院海洋研究所的研究人員在海洋雙殼貝類免疫研究上作出了重要的貢獻。以Yu Z N、Zhang Y、Xiang Z M等為中心也形成了小團體網絡合作，Yu Z N等作者群主要致力于貝類遺傳育種學與育種學、分子生物學與基因組學等研究。同樣Zhang G F、Huang B Y、Li L等為中心也形成了小團體合作網絡，Zhang G F等作者群長期從事海洋貝類資源發掘與可持續利用研究，而合作網絡圖譜中共形成952個節點，2335條連線，可以看到圖譜中節點數量多，連線緊密，這也說明了海洋雙殼貝類免疫研究作者團隊效應明顯，但各團隊之間聯系強度較低，未來應加強核心作者群體之間的聯系，加強國內外核心作者的深入交流與合作。

2.3 關鍵詞分析

2.3.1 關鍵詞突現分析

關鍵字爆發描述了關鍵字頻率急劇增加時發生的事件[6]。而通過研究突現點的關鍵詞，可以分析出當前此領域的一個研究熱點。通過分析關鍵詞突現可知，見表2，總體來看，2000—2022年間，cDNA cloning(cDNA克隆)、scallop Chlamys farreri(櫛孔扇貝)、growth(成長)等研究主題呈現的突現度最高。從階段性成果看，2000—2011年研究主題的關鍵詞主要有nitric oxide(一氧化氮)、Perkinsus marinus(海水派琴蟲)、Mytilus edulis(紫貽貝)、mRNA expression(信使RNA表達)、cDNA cloning(cDNA克隆)、purification(純化)，這一時期學者們開始通過基因表達層面分析病原微生物侵染海洋雙殼貝類的研究。2011—2015年研究主題關鍵詞有bacterial challenge(細菌刺激)、scallop Chlamys farreri(櫛孔扇貝)、receptor(受體)，這一時期學者們轉向海洋雙殼貝類固有免疫以及轉錄組方面的研究。2016—2018年研究主題的關鍵詞有ocean acidification(海洋酸化)、molecular characterization(分子鑒定)、pattern recognition receptor(模式識別受體)、innate immune response(固有免疫應答)，學者們開始著重于各類應激源對海洋雙殼貝類固有免疫以及免疫應答方面的研究。而2019—2022年高頻突現的關鍵詞有signaling pathway(信號通路)、toxicity(毒性)、evolution(進化)、survival(生存)、Pinctada fucata martensii(馬氏珠母貝)、immune(免疫)、oxidative stress(氧化應激)、immunity(免疫力)，研究內容更廣泛，學者們的研究轉向更為深入的環境應激下海洋雙殼貝類分子機制免疫研究。

表2 海洋雙殼貝類免疫研究關鍵詞突現分析

2.3.2 關鍵詞聚類分析

通過聚類分析，可以將大量相似的文獻歸類為若干個聚類單元，這些聚類單元能夠客觀地反映每個單元的主要內容，而關鍵詞是一篇文獻的核心和精華所在，能概述并指出該學科領域的重要研究主題。在CiteSpace關鍵詞聚類分析中，當Q值>0.3，說明劃分的聚類結構顯著。當S平均輪廓值為0.5，一般認為聚類是合理，如果S值>0.5，聚類有效且高度可信[6]。通過對海洋雙殼貝類免疫研究關鍵詞進行聚類分析可知，見圖3，Q值=0.7272>0.3，平均輪廓值S=0.8721>0.5，說明聚類分析合理且高度可信。計算不同聚類間的關系，共得到23個聚類族群，選取前10個聚類群體進行分析可得。不同聚類之間相互連接在一起，各聚類之間聯系緊密。通過表3可知，聚類程度較高的有#0 c-type lectin(c型凝集素)、#1 bivalve species(雙殼類物種)和#2 eastern Canada(加拿大東部)這幾類屬于成長期的研究主題，研究集中在海洋雙殼貝類的免疫和分子鑒定上。其次是#3 superoxider dismutase activity(超氧化物歧化酶活性)、#4 disease susceptibility(疾病的易感性)和#5 nitric oxide production(一氧化氮生成)，這3類聚類數值較小，但同質性接近，均在0.905上下，集中在海洋雙殼貝類的各類生物酶及免疫研究。緊隨其后的#7 clam Meretrix meretrix(文蛤)和#8 kinase-mediated signalling pathway(激酶介導的信號通路)，聚類數值接近，具有很重要的核心關鍵詞，包括NF-kappa B activation(NF-кB活化)、kinase-mediated signalling pathway(激酶介導的信號通路)，表明其在海洋雙殼貝類免疫研究中具有很大的關聯性以及重要性，在未來仍然是貝類免疫研究的主要方向。最后是#9 stress-induced neuroendocrine(壓力誘導神經內分泌)和#10 major cause(主要原因)，雖然聚類最小，但同質性接近0.98，核心關鍵詞有transcriptome analysis(轉錄組分析)、stress-induced(應激)、neuroendocrine(神經內分泌)、molecular cloning(分子克隆)，這些研究聚焦在轉錄組學以及神經內分泌調節上。神經遞質類物質包括乙酰膽堿、多巴胺、去甲腎上腺素和兒茶酚胺等，其中，兒茶酚胺是屬于去甲腎上腺、腎上腺素和多巴胺組成的一類作為神經遞質和激素發揮調節功能的信號物質，被證實參與貝類神經內分泌調節過程[7]。

表3 關鍵詞聚類信息概要

注：左側柱形條顏色深度從上到下依次為2022—2000年。

注：左側柱形條顏色深度從上到下依次為2022—2000年。

圖5 海洋雙殼貝類免疫研究國家合作網絡

注：左側柱形條顏色深度從上到下依次為2022—2000年。

2.4 文獻共被引分析

在共被引網絡知識圖譜中，每個被引用的文獻都用一個節點來表示(包括第一作者和出版年份的標簽)，其大小取決于該文獻的重要性以及表示文獻被共同引用頻率的節點之間的距離，而對某一學科文獻的被引次數進行分析，有助于找到該學科的核心作者和核心文獻[6]。

通過對海洋雙殼貝類免疫研究文獻共被引網絡知識圖譜分析可知，被引次數最多的是Zhang G F在2012年發表在Nature的文章，共被引次數達到180次，說明該文章在該領域內具有重要影響。Zhang G F[8]等通過構建一種新的Fosmid-文庫技術，對太平洋牡蠣(Crassostrea gigas)4代近交得到的雌性后代進行了基因組學、轉錄組學的分析，研究發現了與太平洋牡蠣適應與生存相關的8654個特異性基因，涉及細胞凋亡、蛋白結合、免疫及炎癥反應、防御及脅迫響應等相關基因，確定了太平洋牡蠣對環境的適應和殼形成的相關基因，揭示了牡蠣存在強大的抗凋亡系統以及自身適應環境的能力。其次是Wang L L在2018年發表在Developmental and Comparative Immunology的文章，共被引次數達到101次，Wang L L[9]等闡述了牡蠣免疫系統的相關研究進展，貝類已具備合成和分泌相關神經遞質、激素、關鍵酶和受體的分子基礎，為未來開展貝類神經、內分泌調節免疫反應的免疫調節機制研究提供了思路和方向。而緊隨其后的Song L S[10]等綜述了扇貝自身免疫系統調控機制的途徑以及闡述了其神經內分泌免疫調節系統的一系列策略，為研究其他軟體動物的相關免疫調節系統提供了有效的參考和借鑒。而被引較高的共被引文獻也反映了海洋雙殼貝類免疫研究在內容上緊密關聯，具有創新性、系統性、引領性的概括。

中心性是對網絡中高度連接節點的識別[6]。中心度最高的是Zhang L L[11](中心性0.22)等通過轉錄組學技術對太平洋牡蠣(Crassostrea gigas)進行基因注釋，并在太平洋牡蠣遭遇不同病原脅迫時，對免疫相關基因的表達進行分析，證明了牡蠣在正常生長及遭遇不同病原菌和環境脅迫下，先天免疫相關家族基因產生特異性應答。

其它共被引次數較多的文章總結于表4，可以看出上述被引頻次較高的文獻發表在海洋雙殼貝類免疫研究的上升時期，從側面也反映了海洋雙殼貝類領域的知識脈絡基礎，在海洋雙殼貝類免疫研究方向占有舉足輕重的地位，從中也可以看出，基因組學、轉錄組學等研究引領了該領域進入全新的發展階段。

表4 海洋雙殼貝類免疫研究文獻前10共被引文獻及作者

表5 WOS數據庫中海洋雙殼貝類免疫研究被引最高的期刊

2.5 發文國家分析

通過分析不同國家或地區的分布和出版物數量等指標，可以了解國家之間合作關系以及該領域的受關注程度和影響程度[6]。通過VOSviewer分析可知，發文量在1篇以上的國家和地區有78個，選取發文量超過13篇的國家和地區進行分析。通過WOS數據庫中海洋雙殼貝類免疫研究的國家合作網絡圖分析可知，見圖9，圖譜共納入國家及地區30個，發文量超過170篇的國家有5個，其中，中國發文量最高為1454篇，占總發文量的46.91%，排在第1位。法國發文量為377篇，占總發文量的12.165%，排在第2位。美國排在第3位，發文量為316篇，占總發文量的10.196%。意大利、西班牙緊隨其后。由圖9可以看出，在海洋雙殼貝類免疫研究領域，形成了以中國為中心的合作網絡，與中國緊密合作的國家有美國、德國、意大利、日本等。而國家與地區之間的合作研究，從側面也說明了海洋雙殼貝類免疫研究在世界范圍內受到很大關注。

2.6 發文期刊分析

對某一研究領域的文獻發表量進行統計分析，找出該領域的主要期刊，可以幫助人們選擇重點期刊[6]。通過對發文量前10的期刊分析可知，發文量超過80篇的有《Fish and Shellfish Immunology》《Developmental and Comparative Immunology》《Aquaculture》《Aquatic Toxicology》等期刊。其中，《Fish and Shellfish Immunology》《Developmental and Comparative Immunology》和《Aquaculture》這3本期刊發文量分別為779篇、233篇和115篇，遠遠高于其他期刊的發文數量，且其都被分到漁業學科1區。表明海洋雙殼貝類免疫研究獲得了國際權威期刊雜志的認可，本文預測，這3家期刊未來仍將是海洋雙殼貝類免疫研究相關文章發表的主陣地。

2.7 期刊共被引分析

期刊共被引反映的是各類期刊和學科的相關性。通過共被引分析可以得到某一研究領域知識庫的分布情況[6]。通過對WOS數據庫進行期刊共被引分析可知，共有235種收錄期刊被引用，見圖11，被引頻次最高的期刊是《Fish and Shellfish Immunology》，共被引2499次，其影響因子為4.622。其余被引期刊的被引頻次差距不大，無明顯斷層，其中，影響因子最高的是《Nature》，共被引頻次排在第7位，影響因子高達69.504，其次是《Science》，共被引排在第8位，影響因子為63.714。期刊被引結果說明了海洋雙殼貝類免疫研究的相關重要文獻是整個貝類免疫領域研究內的部分重要內容體現。

3 結論與討論

本研究通過文獻計量學分析的方法，以2000—2022年WOS數據庫核心期刊中關于海洋雙殼貝類免疫研究文獻進行可視化分析，研究發現海洋雙殼貝類免疫研究包含以下結論。總的來看，有關海洋雙殼貝類免疫研究經歷了2個階段，整體發文量呈現穩步增長趨勢；國際上形成了以Song L S、Wang L L等大核心作者群體；來自大連海洋大學的Song L S、Wang L L教授發文數量遠高于其他作者；中國、法國、美國及意大利等國家發文數量位居世界前列，而中國學者發文數量遠遠高于其他國家；《Fish and Shellfish Immunology》《Developmental and Comparative Immunology》《Aquaculture》是研究海洋雙殼貝類免疫研究發文量前3的期刊；《Fish and Shellfish Immunology》《Developmental and Comparative Immunology》《Aquaculture》《PLoS One》《Journal of Biological Chemistry》等為共被引前5的期刊；領域研究熱點方向主要聚焦于基因功能的研究、比較轉錄組學等方面。

從研究內容來看，分子生物學實驗技術以及轉錄組測序仍是海洋雙殼貝類免疫研究的主要技術手段。近年來，海洋無脊椎動物中已被證實存在有原始的“神經內分泌系統”[12]，而扇貝和牡蠣被發現是研究神經內分泌-低等無脊椎動物免疫調節系統的理想模型[9，10]，早在牡蠣的幼蟲個體發育時期，神經遞質腦啡肽就參與了免疫調節神經內分泌系統[13]；在環境以及細菌脅迫下，神經內分泌系統被激活，神經遞質兒茶酚胺開始參與免疫調節；神經內分泌系統不是獨自發揮免疫調節，而是各種神經遞質參與介導其他免疫通路共同協同免疫調節反應的過程[14]，其通過影響mRNA表達水平，進而影響相關免疫基因，從而調節免疫的相關酶。研究發現，越來越多的神經遞質參與多種調節機制。貝類中的血細胞是參與神經內分泌系統的重要組成部分，各類神經遞質、激素、神經肽和細胞因子能通過血細胞作為信使或效應子參與免疫調節、生長發育以及響應環境應激過程[15]。從目前研究內容來看，關于神經內分泌系統的研究集中于貝類在環境因子脅迫下神經遞質發揮的作用，但沒有涉及到具體的調節機制、信號通路以及調節遞質不明確[7]。

從過往的研究也可以看到，加強多個學科相結合研究能幫助人們更好地理解和研究神經內分泌系統，讓貝類的免疫防御研究朝縱向深入發展，也能幫助人們了解無脊椎動物神經內分泌系統的起源和進化。預測轉錄組測序以及基因組功能注釋仍然是海洋雙殼貝類免疫研究領域的主題方向，而通過研究熱點分析也可知，神經內分泌調節免疫有望在將來成為海洋雙殼貝類免疫研究領域的下一個熱點。隨著我國不斷深入推進“藍色糧倉”海洋牧場的建設，作為海水養殖產業占比最大的一部分，通過對貝類免疫的研究，能極大加強對貝類苗種繁育、增養殖以及防御病害的發生提供理論基礎和技術指導作用。