中國與全球抗逆轉基因水稻研究的可視化對比分析
摘要：為比較中國與全球抗逆轉基因水稻研究狀況及熱點與趨勢，採用可視化分析方法，以Web of Science核心資料庫和CNKI資料庫2001—2015年抗逆轉基因水稻相關文獻為樣本，藉助Citespace III軟體對該研究的科學知識圖譜進行可視化分析。就作者合作來說，中國高產作者合作分散，如錢前、陳亮等獨立作者較多，僅劉永勝、牛向麗等少數幾人形成區域小規模合作；而對比全球，密集且形成了多個聯繫密切的作者合作網路；通過對比研究熱點，共性為都注重本身技術及抗病、抗蟲研究，而在中國還包括抗環境脅迫、抗除草劑基因等研究，更趨於多元化。中國在該領域應加強核心作者間的合作，加快資源整合與共享；並關注全球在該領域的最新研究，重視國際間合作，促進抗逆轉基因水稻研究的快速發展。
引言
隨著旱災、水災等自然災害頻繁發生，土壤鹽鹼荒漠化日益加劇且乾旱、高低溫脅迫、鹽脅迫等均已造成中國水稻產量嚴重損失，從而提高水稻產量及質量，進行抗逆育種就顯得十分必要了。水稻對各種脅迫因子(或稱逆境)的抗禦能力，稱為抗逆性(stress resistance)，簡稱抗性。脅迫因子包括有抗病蟲、抗除草劑、抗旱、抗寒、抗鹽、抗高溫、抗重金屬等。生物工程技術自20世紀80年代興起和發展，基因工程技術在改良水稻抗性上廣泛應用，這也為培育水稻的抗性優良品種提供了新的思路。轉基因技術能分離、克隆及轉化多種優良抗性基因，為培育轉基因水稻優良品種提供材料。於是基於轉基因技術的農業開始在世界人口的食物供給方面扮演重要角色。目前國內外學者已在現有研究的基礎上對水稻抗性做了大量研究，並取得明顯進展。IRRI和印度水稻育種家在水稻中導入SubI基因育出耐澇水稻。澳大利亞科學家Plett，將擬南芥細胞特異性表達基因AtHKTI導入水稻中培育出轉基因耐鹽水稻。Touhidul-Islam等通過農桿菌介導法將狼尾草的PgN-HXI基因轉入孟加拉水稻品種』Binnatoa』中，形成了耐鹽水稻。此外Jeong等發現了基因OsNACI0，轉入水稻中培育出抗旱水稻。就中國來說，現已應用轉基因技術將甜菜鹼醛脫氫酶基因、膽鹼單氧化酶基因、LEA-2基因、HVA1以及蛋白激酶基因等轉入作物體內，有效提高了作物對乾旱、鹽害等的抗禦能力，相關研究已取得階段性成果。郭岩等曾用基因槍法大大增強了水稻的耐鹽性。Hu等研究表明，過量表達基因SNACI大大提高了轉基因水稻對乾旱的耐受性。
隨著生物學研究的不斷發展，通過轉基因技術有針對性地、直接地研究抗逆水稻優良品種正日趨活躍，通過對2001—2015年內抗逆轉基因水稻所發表的相關文獻進行檢索得出，研究的文獻逐年增多，研究的相關作者及研究的熱點話題繁多。中國抗逆轉基因水稻研究發展迅速，但目前尚缺近十幾年國內與全球在該領域的總體發展狀況及熱點與趨勢的對比分析。中國在抗逆轉基因水稻研究總體上涉及廣泛，然而仍有提升的空間。因此，本研究通過年發文量、作者之間的合作和研究熱點3個方面分析了中國及全球抗逆轉基因水稻研究領域的異同，可為中國在該領域進一步深入地研究提供理論支撐，具有重要的學術參考價值。
數據來源與方法
1、數據來源
對於中國的研究情況，利用CNKI資料庫以主題詞=「轉基因水稻」並含全文=「抗逆」為檢索式進行檢索，條件為「模糊」，檢索2001—2015年的所有數據，得到1880條結果。通過刪除報紙得到1860條結果。對於全球的研究，本研究通過Web of Science核心合集資料庫以主題=「transgenic rice」AND主題=「resistance」為檢索式進行檢索，在Web of Science核心資料庫中選擇的檢索時間跨度也為2001—2015年，經過排重檢索共得到1627條記錄。
2、研究方法
(1)文獻研究法：對中國與全球近十五年來抗逆轉基因水稻的相關文獻進行檢索。
(2)可視化分析法：CiteSpace III軟體是一種適合進行多元、分時、動態複雜網路分析的可視化知識分析工具，它可以提供如作者、機構、關鍵詞等共現分析功能。藉助CiteSpace可視化分析工具，時間段為2001—2015年，時間切片設置為1，通過排除重複題錄，再分別選擇作者、關鍵字作為不同主題，具體運用了作者合作網路分析，關鍵詞的共現分析，最後調整各個節點大小，設置閾值繪製成科學知識圖譜。以科學知識圖譜的方式進行中國與全球作者、研究熱點的梳理，分別揭示了中國與全球抗逆轉基因水稻的研究情況。
(3)對比分析法：基於文獻法、知識圖譜的可視化等，從年發文量、作者之間的合作、研究熱點3個方面對中國與全球在該領域的研究現況進行對比分析。
結果與分析
1、中國與全球抗逆轉基因水稻研究的時間分布?
1）中國抗逆轉基因水稻研究的時間分布
論文是科學研究的具體成果表現，對其產出數量的分析，可初步體現研究領域的發展現狀與趨勢，因而對文獻產出的研究逐漸成為學者考察科學發展狀況的一個重要指標。
「抗逆轉基因水稻」相關文獻中國年度分布情況如圖1所示。
由圖1知，中國對於抗逆轉基因水稻的研究可分為3個階段：第一階段為2001—2008年，該時期研究處於起步階段，總體平緩上升，中國於2001年正式加入世界貿易組織(WTO)，轉基因一時之間成為各方關注的焦點；第二階段為2009—2012年，發文量急劇上升，最高時達254篇之多，反映出中國在該領域的研究已引起專家們高度重視；第三階段為2013—2015年，雖有回落，但總體保持在第一階段之上，可見抗逆轉基因水稻研究仍舊是熱點。
2）全球抗逆轉基因水稻研究的時間分布
「抗逆轉基因水稻」研究2001—2015年的全球相關文獻分布情況。由圖2知，2001—2015年間，全球對於抗逆轉基因水稻的研究總體平緩上升，與中國相比，全球對於該領域的研究沒有出現大的波動，可見全球抗逆轉基因水稻研究在近15年間一直是一個熱點。
2、中國與全球抗逆轉基因水稻研究的作者合作分析
1）中國抗逆轉基因水稻研究的作者合作分析
對作者合作關係進行可視化分析，有利於發現中國抗逆轉基因水稻研究的作者合作規律，為下一步研究提供數據支撐。由表1知，抗逆轉基因水稻研究的作者發文較多的為吳茂森、陳華民等。通過對文獻進行作者合作網路分析，閾值設為20，得到圖3。從圖3中看出，高產作者之間吳茂森、何晨陽、陳華民等人為代表形成一個合作團體；牛向麗、劉永勝之間的合作關係也較明顯。其他一些高產作者合作很少，沒有合作關係的也很多，如錢前、肖國櫻等。總體來看中國作者合作分散不集中。
2）全球抗逆轉基因水稻研究的作者合作分析
從表2看出，全球研究抗逆轉基因水稻近十五年里發文最多的是加爾各答大學Datta教授，共發表22篇之多，緊隨其後的有華中農業大學的林擁軍教授等人。其中有不少是中國人。通過對文獻進行作者合作網路分析，閾值設為20，得到圖4。由圖可知，全球相關研究作者之間合作密切，Datta SK、Datta K等之間形成多個合作網。有利於資源共享，加快研究進展。
3、中國與全球抗逆轉基因水稻研究的熱點分析
1）中國抗逆轉基因水稻研究的熱點分析
掌握一個領域的熱點有利於明確它的研究方向。而關鍵詞是對核心內容的高度總結，所以說知道關鍵詞也就基本掌握了文章的重點內容。因此，對中國相關抗逆轉基因水稻研究的高頻關鍵詞進行分析，可以了解該領域的研究熱點。選擇關鍵詞作為節點進行分析，出現頻次越多則字體越大。轉基因水稻、遺傳轉化、基因克隆、非生物脅迫、轉錄因子、稻瘟病等詞是研究人員關注的重點。通過CiteSpace III軟體對CNKI資料庫題錄中的關鍵詞進行共現分析，閾值設為20，形成知識圖譜，用來確定中國抗逆轉基因水稻研究的熱點領域。通過圖5可知，中國對於抗逆轉基因水稻研究關注的熱點可分為：(1)對轉基因水稻本身的研究，包括轉基因水稻、轉基因，出現頻次居一、二位，反映出學者目前對轉基因水稻本身的研究比較重視；(2)對轉基因理論及技術的研究，包括遺傳轉化、基因克隆、轉錄因子、載體構建、農桿菌介導等詞；(3)對抗環境脅迫基因的研究，如非生物脅迫、耐鹽性、逆境脅迫等詞；(4)對抗病性的研究，如抗病性、稻瘟病等詞；（5)其他方面，如對抗蟲性、抗除草劑基因的研究等。從這些高頻關鍵詞可以看出中國對於抗逆轉基因水稻的研究比較趨於多元化。
2）全球抗逆轉基因水稻研究的熱點分析
通過CiteSpace III軟體對Web of Science核心資料庫題錄中的關鍵詞進行共現分析，閾值設為20，形成圖6。節點的大小代表共現頻次的多少，節點越大，表示共現頻次越多，紫色節點多位於網路邊緣位置，便於與外界建立共現關係，為抗逆轉基因水稻研究的熱點。
由圖6可見，研究熱點包括：水稻本身(rice、plant)、基因表達(expression、gene、gene expression)、轉基因(transgenic rice)、抗性(resistance、disease resistance、enhanced resistance、Insect resistance)、一些具體的抗性基因(arabidopsis、protein、transgenictobacco、agrobacterium mediated)等。可將全球研究的熱點進一步分為：對轉基因水稻本身的研究；轉基因理論及技術的研究；抗病、抗蟲基因的研究3個方面。全球整體仍以基礎研究為重點。
總結
本研究基於可視化分析對中國與全球抗逆轉基因水稻的發展現狀和熱點進行分析，所呈現出的異同對該領域進一步研究具有學術參考價值。通過文獻檢索統計看出，共性為整體處於上升期，說明抗逆轉基因水稻研究一直是一個熱點話題。運用CiteSpace III這一可視化分析工具，對CNKI資料庫及Web of Science核心資料庫收錄的2001—2015年抗逆轉基因水稻相關數據進行分析，繪製出近15年抗逆轉基因水稻研究的科學知識圖譜。就全球該研究領域高產作者來看，頻繁出現如Lin YJ、Chen H等中國作者，可見中國在抗逆轉基因水稻研究方面起著積極推動作用。通過作者合作網路分析看出中國抗逆轉基因水稻研究高產作者間的合作相對分散，合作方式以區域小規模合作為主，如劉永勝、牛向麗等少數幾人形成的合作網路；獨立作者仍有很多，如錢前、肖國櫻、陳亮等。而就全球來看，該研究領域高產作者間的合作則更為密集，且形成了多個聯繫密切如Datta SK、Datta K等之間的作者合作網路。通過對關鍵詞共現圖譜的比較看出，共性為都注重轉基因水稻本身技術及對抗病、抗蟲方面的研究，而中國的研究熱點還包括對抗環境脅迫、抗除草劑基因等的研究，更加趨於多元化。
通過對比，中國在抗逆轉基因水稻研究領域應從深度和廣度上加強核心作者之間的合作，加快資源的整合與共享；同時也應著眼於全球抗逆轉基因水稻研究的最新動態，展開國際間分層次、多角度、有重點的合作，從而加快該領域內的研究進展。但文中只利用CiteSpace III軟體進行了作者和關鍵詞的分析，後續還需利用多個主題進行分析，以便對抗逆轉基因水稻研究領域進行更深入全面的挖掘。
作者：程景民 胡婧超
單位：山西醫科大學管理學院
來源：《中國農學通報》,2018,34(14):149-154
微信號：agrogene
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