基于情報(bào)分析工具的“信息技術(shù)在棉花抗病育種領(lǐng)域”應(yīng)用發(fā)展態(tài)勢(shì)分析

楊蘭偉，胡春芳，李 敏

（河北省農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息與經(jīng)濟(jì)研究所，河北 石家莊 050051）

在農(nóng)業(yè)生物技術(shù)、農(nóng)業(yè)信息技術(shù)、先進(jìn)設(shè)施與裝備技術(shù)等高新技術(shù)的引領(lǐng)和促進(jìn)下，我國(guó)已成功育成了轉(zhuǎn)基因抗蟲棉等1批高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)農(nóng)作物新品種。應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)開發(fā)抗病育種專用設(shè)備，提高作物抗病育種技術(shù)水平，可以加快我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技進(jìn)程，提高我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的能力。運(yùn)用情報(bào)分析工具，對(duì)公開發(fā)表的文獻(xiàn)從研究熱點(diǎn)、研究機(jī)構(gòu)、研究現(xiàn)狀與進(jìn)展、發(fā)展前景等方面進(jìn)行系統(tǒng)分析，旨為信息技術(shù)在棉花抗病育種領(lǐng)域發(fā)展方向提供參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

基于CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)表的期刊論文、會(huì)議論文和博碩論文文獻(xiàn)，檢索時(shí)間為2017年4月，選擇起始時(shí)間為2000～2016年，檢索式為：SU＝（‘棉花’） *（‘育種’+‘自交’+‘種質(zhì)資源’+‘品種’+‘回交’+‘引種’+‘雜交’+‘染色體’+‘多倍體’+‘雜種優(yōu)勢(shì)’+‘考種’） *（‘模塊’+‘高通量’+‘芯片’+‘測(cè)序’+‘遙感’+‘信息系統(tǒng)’+‘信息技術(shù)’+‘基因編輯’+‘分子標(biāo)記’+‘計(jì)算機(jī)’+‘軟件’+‘云計(jì)算’+‘傳感器’+‘圖像’+‘模型’+‘可視化’+‘?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)’+‘平臺(tái)’+‘?dāng)?shù)據(jù)挖掘’+‘遠(yuǎn)程診斷’+‘智能’+‘決策支持’+‘知識(shí)庫(kù)’+‘自動(dòng)化’+‘網(wǎng)絡(luò)’+‘大數(shù)據(jù)’+‘物聯(lián)網(wǎng)’+‘?dāng)?shù)字’+‘多媒體’+‘地理信息’+‘3S’+‘神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)’+‘生物信息’+‘?dāng)?shù)據(jù)采集’） *（‘抗病’+‘病’）。檢索到文獻(xiàn)共計(jì)560篇，通過去除無效和重復(fù)文獻(xiàn)的清洗步驟，最終獲得文獻(xiàn)共計(jì)334篇，作為分析樣本。

1.2 研究方法

運(yùn)用Excel軟件、湯森路透TDA工具和CiteSpaceⅢ工具對(duì)樣本進(jìn)行系統(tǒng)分析。（1）運(yùn)用Excel軟件對(duì)樣本進(jìn)行定性分析。項(xiàng)目包括年度載文量、作者發(fā)文量、研究機(jī)構(gòu)、地區(qū)分布、研究領(lǐng)域等。（2） 運(yùn)用湯森路透TDA工具，對(duì)樣本進(jìn)行多角度的數(shù)據(jù)挖掘和可視化全景分析。（3） 運(yùn)用CiteSpaceⅢ工具探測(cè)出某一領(lǐng)域的熱點(diǎn)主題及其演進(jìn)過程。

2 信息技術(shù)在棉花抗病育種領(lǐng)域應(yīng)用發(fā)展態(tài)勢(shì)分析

2.1 年度發(fā)文量的變化趨勢(shì)分析

2.1.1 年度載文量變化趨勢(shì) 2000～2016年信息技術(shù)在棉花抗病育種應(yīng)用的總發(fā)文量為334篇，總體呈波動(dòng)增長(zhǎng)趨勢(shì)，其中2005年、2008年和2014年分別達(dá)到波峰，且2014年發(fā)文量最多（圖1）。

圖1 2000～2016年關(guān)于信息技術(shù)在棉花抗病育種應(yīng)用文獻(xiàn)的載文量Fig.1 Paper quantities of information technology in cotton disease resistance breeding from 2000 to 2016

2.1.2 主要作者發(fā)文量分析 2000～2016年關(guān)于信息技術(shù)在棉花抗病育種應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)表文獻(xiàn)最多的作者是馬峙英[5～9]，發(fā)文量達(dá)到了 16 篇；其次是張桂寅[6～9]、王省芬[7～9]、張?zhí)煺鎇10，11]等 （圖 2）。河北農(nóng)業(yè)大學(xué)的馬峙英、張桂寅、王省芬關(guān)于信息技術(shù)在棉花抗病育種應(yīng)用方面的研究主要集中在棉花枯萎病或黃萎病基因克隆、分子標(biāo)記、遺傳多樣性分析等方面[5～9]，如王省芬[8]等2008年在《棉花學(xué)報(bào)》發(fā)表了《黃萎病菌誘導(dǎo)下陸地棉抗病品種SSH文庫(kù)的構(gòu)建》。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的張?zhí)煺鎴F(tuán)隊(duì)關(guān)于信息技術(shù)在棉花抗病育種應(yīng)用方面的研究主要集中在棉花黃萎病基因克隆、分子標(biāo)記、遺傳變異等方面[10，11]。

圖2 2000～2016年關(guān)于信息技術(shù)在棉花抗病育種應(yīng)用的文獻(xiàn)作者發(fā)文量Fig.2 Paper quantities from main authors on information technology in cotton disease resistance breeding from 2000 to 2016

2.1.3 不同研究機(jī)構(gòu)發(fā)文量分析 2000～2016年我國(guó)信息技術(shù)在棉花抗病育種應(yīng)用方面的文獻(xiàn)數(shù)量較少，這方面的研究仍處于起步探索階段。研究機(jī)構(gòu)主要集中在科研院所、高校等，且產(chǎn)出差距較大。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)和河北農(nóng)業(yè)大學(xué)在此期間發(fā)表此類文獻(xiàn)數(shù)量分別為61、46和39篇（圖3）。數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)關(guān)于信息技術(shù)在棉花抗病育種應(yīng)用方面的研究正在向高校明顯集中，為保證學(xué)術(shù)研究能夠持續(xù)為信息技術(shù)在棉花抗病育種應(yīng)用方面提供有價(jià)值的成果，還需要進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)術(shù)研究合作方面的管理，鼓勵(lì)多領(lǐng)域、多部門研究者之間開展合作研究，一起攻克關(guān)鍵問題。

2.1.3.1 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究領(lǐng)域分析。中國(guó)農(nóng)業(yè)學(xué)院關(guān)于信息技術(shù)在棉花抗病育種應(yīng)用領(lǐng)域的研究主要集中在以下5個(gè)方面：（1）關(guān)于轉(zhuǎn)錄組測(cè)序方面的研究，如王春暉[12]的《陸地棉抗病自交系在黃萎病菌誘導(dǎo)下的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序研究》；（2） 關(guān)于QTL定位方面的研究，如梁燕[13]的《早熟陸地棉染色體片段代換系的構(gòu)建及QTL初步定位》；（3） 關(guān)于遺傳多樣性方面的研究，如陳光[14]的《我國(guó)陸地棉基礎(chǔ)種質(zhì)及其衍生品種的遺傳多樣性》；（4） 關(guān)于SSR標(biāo)記方面的研究，如張杰[15]的《棉花種間漸滲系外源漸滲成分的特征SSR位點(diǎn)及農(nóng)藝性狀分析》；（5） 關(guān)于基因克隆方面的研究，如李彩紅[16]的《棉花黃萎病菌致病相關(guān)基因VdMFS1的克隆與分析》。

2.1.3.2 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)研究領(lǐng)域分析。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)關(guān)于信息技術(shù)在棉花抗病育種應(yīng)用領(lǐng)域的研究主要集中在以下4個(gè)方面：（1） 關(guān)于模型方面的研究，如張懷志[17]的《基于知識(shí)模型的棉花管理決策支持系統(tǒng)的研究》；（2） 關(guān)于基因組轉(zhuǎn)錄譜分析方面的研究，如繆衛(wèi)國(guó)[18]的《轉(zhuǎn)hpa1Xoo基因棉花抗病蟲防衛(wèi)反應(yīng)與全基因組轉(zhuǎn)錄譜分析及棉花角斑病菌hpaXm基因的功能》；（3） 關(guān)于分子標(biāo)記方面的研究，如楊昶[19]的《棉花抗黃萎病基因分子標(biāo)記定位研究》；（4）關(guān)于遺傳圖譜方面的研究，如蘭倩倩[20]的《陸地棉和達(dá)爾文氏棉種間遺傳圖譜構(gòu)建及優(yōu)異材料創(chuàng)制》。

2.1.3.3 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)研究領(lǐng)域分析。河北農(nóng)業(yè)大學(xué)關(guān)于信息技術(shù)在棉花抗病育種應(yīng)用領(lǐng)域的研究主要集中在以下3個(gè)方面：（1） 關(guān)于遺傳多樣性方面的研究，如龐朝友[21]的《棉花種間雜交種質(zhì)創(chuàng)新效果及其遺傳多樣性研究》；（2） 關(guān)于基因克隆方面的研究，如張書玲[22]的《黃萎病菌誘導(dǎo)下海島棉全長(zhǎng)cDNA文庫(kù)構(gòu)建與抗病相關(guān)基因克隆》；（3）關(guān)于分子標(biāo)記方面的研究，如王省芬等[23]的《海島棉品種抗黃萎病基因SSR標(biāo)記的驗(yàn)證及克隆》。

圖3 2000～2016年關(guān)于信息技術(shù)在棉花抗病育種應(yīng)用方面發(fā)文較多的機(jī)構(gòu)Fig.3 Institutions with more literatures on the application of information technology in cotton disease resistance breeding from 2000 to 2016

2.1.4 不同地區(qū)發(fā)文量分析 2000～2016年信息技術(shù)在棉花抗病育種應(yīng)用方面的研究中，北京市的發(fā)文量最多，為67篇，占全部發(fā)文量的20.1%，居全國(guó)第1位；其次是江蘇、新疆和河北，發(fā)文量分別為52、43和41篇；湖北、山東、河南和浙江等地區(qū)發(fā)文量均＜30篇（圖4）。數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)在棉花抗病育種應(yīng)用領(lǐng)域研究呈現(xiàn)區(qū)域的不均衡性，這與區(qū)域種植結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系。

圖4 2000～2016年不同地區(qū)關(guān)于信息技術(shù)在棉花抗病育種應(yīng)用研究的發(fā)文量Fig.4 Papers quantities in different regions on the application of information technology in cotton disease resistance breeding from 2000 to 2016

2.2 核心文獻(xiàn)的被引與引證分析

2000～2016年信息技術(shù)在棉花抗病育種應(yīng)用方面的研究單篇被引頻次最高的是高玉千[4]發(fā)表的《棉花抗黃萎病基因的QTL定位》 （刊登在2003年的《棉花學(xué)報(bào)》），被引頻次為175次；單篇被引頻次第2位的是杜威世[5]發(fā)表的《棉花黃萎病抗性基因SSR標(biāo)記研究》 （刊登在2004年《西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）》，被引頻次為124次。被引頻次最高的前20篇論文分別刊登在《棉花學(xué)報(bào)》 《西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）》 《中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)》《河南農(nóng)業(yè)科學(xué)》 《分子植物育種》 《中國(guó)棉花》《遺傳學(xué)報(bào)》 《科學(xué)通報(bào)》8種刊物上。其中，《棉花學(xué)報(bào)》是刊登發(fā)表高被引論文最多的期刊，共計(jì)8篇；其次是《分子植物育種》和《中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)》。高被引論文研究領(lǐng)域主要集中在基因定位、分子標(biāo)記、遺傳多樣性、決策支持系統(tǒng)等方面，應(yīng)加強(qiáng)芯片技術(shù)、高通量技術(shù)、遙感技術(shù)應(yīng)用等領(lǐng)域的研究。

2.3 應(yīng)用CitespaceⅢ分析關(guān)于信息技術(shù)在棉花抗病育種應(yīng)用方面研究熱點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)

2.3.1 熱點(diǎn)關(guān)鍵詞分析 通過對(duì)2000～2016年信息技術(shù)在棉花抗病育種應(yīng)用方面研究的文獻(xiàn)進(jìn)行分析得出，黃萎病、分子標(biāo)記、QTL、SSR、枯萎病、遺傳多樣性、棉花黃萎病、基因克隆、遺傳圖譜等關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次分別為 92、38、37、31、24、18、16、16 和8次，遠(yuǎn)高于其他關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次，屬于高頻關(guān)鍵詞（圖5）。充分體現(xiàn)了這些高頻詞在“信息技術(shù)在棉花抗病育種領(lǐng)域應(yīng)用”領(lǐng)域的高關(guān)注度，且說明研究熱點(diǎn)是枯萎病或黃萎病等方面的分子標(biāo)記、遺傳多樣性等。

圖5 關(guān)于信息技術(shù)在棉花抗病育種應(yīng)用方面各關(guān)鍵詞的聚類圖Fig.5 Clustering diagram of key words in application of information technology in cotton disease resistance breeding

2.3.2 前沿趨勢(shì)分析 時(shí)區(qū)視圖可以從時(shí)間維度上體現(xiàn)文獻(xiàn)關(guān)鍵詞等方面的熱點(diǎn)及趨勢(shì)。2000～2010年黃萎病、枯萎病、分子標(biāo)記、遺傳多樣性、QTL、SSR等高頻關(guān)鍵詞表明，信息技術(shù)在棉花抗病育種領(lǐng)域應(yīng)用研究主要集中在分子標(biāo)記、遺傳多樣性等方面；2011～2016年的熱點(diǎn)關(guān)鍵詞是黃萎病菌、抗病基因、遺傳圖譜等，表明此領(lǐng)域研究主要集中在抗病基因及遺傳圖譜等方面（圖6）。

圖6 關(guān)于信息技術(shù)在棉花抗病育種應(yīng)用方面各關(guān)鍵詞的時(shí)區(qū)視圖Fig.6 Time zone view of key words in the application of information technology in cotton disease resistance breeding

3 結(jié)論與討論

通過對(duì)2000～2016年信息技術(shù)在棉花抗病育種應(yīng)用方面相關(guān)研究論文進(jìn)行匯總與分析，可以看出，該領(lǐng)域呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)和特點(diǎn)：（1）信息技術(shù)在棉花抗病育種領(lǐng)域應(yīng)用方面的相關(guān)論文較少，仍處于起步探索階段。2000～2016年呈波狀增長(zhǎng)趨勢(shì)，但增速較緩慢；（2） 關(guān)于信息技術(shù)在棉花抗病育種應(yīng)用方面相關(guān)論文數(shù)量排名前10位的機(jī)構(gòu)為高校或科研院所，且具有優(yōu)勢(shì)地位；（3）北京、江蘇、新疆、河北等地區(qū)信息技術(shù)在棉花抗病育種領(lǐng)域應(yīng)用研究的主要關(guān)注地區(qū)，且區(qū)域之間發(fā)展不平衡；（4）文獻(xiàn)發(fā)表主要集中在《中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)學(xué)報(bào)》 《南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》 《河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》 《新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》《華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》 《棉花學(xué)報(bào)》等；（5）目前信息技術(shù)在棉花抗病育種應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在遺傳分析、基因標(biāo)記等方面，關(guān)于芯片技術(shù)、高通量技術(shù)、遙感技術(shù)應(yīng)用還較少。

在今后的研究過程中，一方面，應(yīng)加快信息技術(shù)在棉花抗病育種領(lǐng)域應(yīng)用的發(fā)展，注重成果的產(chǎn)出；另一方面，利用多種信息技術(shù)對(duì)棉花抗病育種進(jìn)行系統(tǒng)研究。