基于CNKI的根尖微核研究文獻(xiàn)計(jì)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650500； 3.中國計(jì)量大學(xué) 標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)院，浙江 杭州 310018)

微核(Micronucleus)是指位于真核生物細(xì)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(xì)胞的有絲分裂受到干擾，導(dǎo)致一些染色體沒有著絲點(diǎn)而在細(xì)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(jì)細(xì)胞內(nèi)微核的數(shù)量，以此來評(píng)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(duì)植物的損傷的一種方法，主要有觀察花粉母細(xì)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(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)境污染及化學(xué)品監(jiān)測(cè)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(shí)驗(yàn)方法列入《環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》生物監(jiān)測(cè)(水環(huán)境)部分，2002年又編入《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》(第四版)，用于檢測(cè)水與廢水的遺傳毒性。

文獻(xiàn)計(jì)量分析是利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)方法建立模型，定量與客觀地對(duì)學(xué)術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行定量描述、評(píng)價(jià)以及預(yù)測(cè)，歸屬于圖書情報(bào)學(xué)研究[4-5]。目前，使用該方法對(duì)根尖微核相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析的研究還未見報(bào)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(xiàn)計(jì)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(jìn)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(xiàn)。在1 034篇文獻(xiàn)中，去除報(bào)告、會(huì)議等記錄后，共計(jì)獲取1 016條有效記錄。所搜集的有效文獻(xiàn)以Refworks格式導(dǎo)出，用CiteSpace對(duì)有效文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)量分析，分別從年度發(fā)文量和引用量、關(guān)鍵詞、研究熱點(diǎn)與前沿分析等方面對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，研究根尖微核相關(guān)文獻(xiàn)的研究特點(diǎn)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(jì)1 016篇，論文發(fā)表時(shí)間始于1980年，由年度發(fā)文量統(tǒng)計(jì)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(shì)分為3個(gè)重要階段：起步期(1980—1991年)，增長(zhǎng)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(jì)到論文76篇，占統(tǒng)計(jì)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(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，為根尖微核的進(jìn)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(zhǎng)，2008年發(fā)表論文75篇達(dá)到最高峰；該階段共計(jì)發(fā)表論文559篇，占論文總量的55%。這個(gè)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(jìn)的進(jìn)展，并逐漸突破了以往的盲點(diǎn)。同時(shí)，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(shí)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(jì)。從圖2可以看出，1995年引用量最高，2000—2008年呈增大趨勢(shì)，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(xiàn)引用次數(shù)較高，對(duì)整體趨勢(shì)有較大影響。1995年，段昌群等[6]發(fā)表的論文“重金屬對(duì)蠶豆的細(xì)胞遺傳學(xué)毒理作用和對(duì)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(duì)根尖微核的影響進(jìn)行正交設(shè)計(jì)，統(tǒng)計(jì)高峰期的細(xì)胞分裂數(shù)、中期的染色體畸變數(shù)和微核數(shù)，這3個(gè)參數(shù)在不同重金屬劑量范圍下都受到細(xì)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(cè)奠定了基礎(chǔ)。2002年，戴偉民等[7]發(fā)表的論文“鹽脅迫對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)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(dāng)鹽濃度達(dá)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(shì)呈正相關(guān)。1997年，張義賢等[8]發(fā)表的論文“三價(jià)鉻和六價(jià)鉻對(duì)大麥毒害效應(yīng)的比較”，研究了不同濃度鉻對(duì)大麥種子萌發(fā)和根尖遺傳毒性的影響，進(jìn)一步拓展了根尖微核技術(shù)的研究。上述3篇論文對(duì)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(jì)

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(shí)間切片為5年為一個(gè)節(jié)點(diǎn)、降低圖像密度性的條件下，對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行了分析。在計(jì)算出的聚類視圖中，采用聚類分析，運(yùn)用關(guān)鍵詞聚類，顯示出了14個(gè)聚類標(biāo)簽(#0～14)，靠前的聚類編號(hào)代表文獻(xiàn)數(shù)量較多、聚類規(guī)模較大；最后用LLR算法對(duì)高頻關(guān)鍵詞進(jìn)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(gè)聚類，205個(gè)節(jié)點(diǎn)，“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(duì)關(guān)鍵詞節(jié)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，使用“Citation/Frequency Burst”功能進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，深紅色的節(jié)點(diǎn)即為研究熱點(diǎn)，主要分布于#0、#3、#4、#7、#12，因此，在14個(gè)聚類中，#0、#3、#4、#7、#12為主要聚類，這5個(gè)聚類所反映的研究主題包含了研究熱點(diǎn)，關(guān)鍵詞字體大小與研究文獻(xiàn)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(xì)胞，包含遺傳損傷、植物細(xì)胞、重金屬等；(3)蠶豆，包含微核、微核試驗(yàn)、微核率等；(4)蠶豆根尖，包含蠶豆根尖細(xì)胞、細(xì)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(xì)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(diǎn)[9]。用CiteSpace軟件，對(duì)所得文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行共詞分析，時(shí)區(qū)選擇為1980—2018年，時(shí)間跨度為5，節(jié)點(diǎn)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(gè)聚類代表著該領(lǐng)域的一個(gè)研究前沿。經(jīng)過參數(shù)篩選，圖譜中共出現(xiàn)了81點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)代表了一篇文獻(xiàn)，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(jià)值。

圖4 關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

圖4中節(jié)點(diǎn)之間連線的粗細(xì)程度表示共詞關(guān)系的強(qiáng)弱，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的連線越粗，則說明兩者的共詞關(guān)系越強(qiáng)。字體和節(jié)點(diǎn)越大，代表該詞出現(xiàn)的頻次越多，中介中心性越強(qiáng)。節(jié)點(diǎn)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(gè)關(guān)鍵詞為“微核”“蠶豆” “微核率”，分別達(dá)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(gè)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(xì)胞率”(13次)和“佛豆”(11次)。從而得出，根尖微核實(shí)驗(yàn)主要是通過微核、微核率來進(jìn)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(gè)重要的轉(zhuǎn)型階段對(duì)應(yīng)著微核根尖研究的發(fā)展趨勢(shì)。在起步期，學(xué)者們著重對(duì)微核技術(shù)及試驗(yàn)展開研究，對(duì)微核的初步探索主要在1980—2002年。到了增長(zhǎng)期，學(xué)者們將研究轉(zhuǎn)向了根尖細(xì)胞，并以根尖細(xì)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(gè)研究點(diǎn)，且研究不斷深入，從細(xì)胞學(xué)進(jìn)一步延伸到了遺傳學(xué)的領(lǐng)域，這也是出現(xiàn)增長(zhǎng)期的原因之一。

2.3 研究熱點(diǎn)與前沿分析

對(duì)于根尖微核的可視化研究主要可分為基于文獻(xiàn)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(shì)，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(diǎn)與前沿[10]。

經(jīng)過聚類分析后進(jìn)行關(guān)鍵詞聚類，得出14個(gè)聚類標(biāo)簽，各個(gè)聚類標(biāo)簽代表主題詞占據(jù)的相關(guān)研究領(lǐng)域；再用LLR算法計(jì)算，最后進(jìn)行時(shí)間軸聚類分析，得出根尖、微核研究熱點(diǎn)時(shí)間軸(圖5)。從圖5可看出，在與主題詞相關(guān)的15個(gè)主要研究領(lǐng)域中，#1焦化廢水、#4微核實(shí)驗(yàn)和#11染色體畸變率3大研究領(lǐng)域研究的周期較長(zhǎng)，研究時(shí)間段分別為1980—2016年、1983—2013年和1980—2016年，覆蓋的時(shí)間分別為36年、30年和36年。由此可知，自1980年以來，學(xué)者對(duì)這3大研究領(lǐng)域的研究較為深入且周期較長(zhǎng)。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(gè)研究熱點(diǎn)，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(gè)研究熱點(diǎn)，即1995年的“根尖”；在#3根尖細(xì)胞研究領(lǐng)域中，出現(xiàn)了2個(gè)研究熱點(diǎn)，分別為1995年的“根尖細(xì)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(gè)研究熱點(diǎn)，即1987年的“致突變性”；在#7細(xì)胞微核研究領(lǐng)域中，出現(xiàn)1個(gè)研究熱點(diǎn)，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(gè)研究熱點(diǎn)，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(gè)研究熱點(diǎn)，即1992年的“污染指數(shù)”；在#13微核細(xì)胞率研究領(lǐng)域中，出現(xiàn)1個(gè)研究熱點(diǎn)，即1984年的“誘變效應(yīng)”。

圖5 根尖、微核研究熱點(diǎn)時(shí)間軸

根據(jù)研究熱點(diǎn)的頻次對(duì)主要關(guān)鍵詞進(jìn)行降序排列(圖6)?！拔⒑恕薄靶Q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(diǎn)與出現(xiàn)頻次均較高的兩個(gè)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(diǎn)

3 小結(jié)與討論

根尖微核相關(guān)研究的發(fā)展趨勢(shì)總體可分為起步期、增長(zhǎng)期和衰減期3個(gè)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(diǎn)主要集中在遺傳毒性及有絲分裂、根尖細(xì)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(biāo)準(zhǔn)化組織以及經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織先后頒布有關(guān)于微核實(shí)驗(yàn)的方法標(biāo)準(zhǔn)[11-12]，較新的有ISO 29200—2013蠶豆微核技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[13]。微核技術(shù)可用于針對(duì)性地檢測(cè)環(huán)境介質(zhì)、化學(xué)物質(zhì)等對(duì)植物產(chǎn)生的遺傳毒性，以及致突變風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，隨著人們對(duì)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(shí)驗(yàn)方法列入《環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》生物監(jiān)測(cè)(水環(huán)境)部分；2002年又編入《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》(第四版)，用于水與廢水遺傳毒性的規(guī)范檢測(cè)。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(duì)下降趨勢(shì)，但其對(duì)于環(huán)境致突變性測(cè)定具有潛在應(yīng)用價(jià)值，特別是在土壤遺傳毒性評(píng)估及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方面的應(yīng)用，因此，應(yīng)進(jìn)一步堅(jiān)持和完善根尖微核相關(guān)領(lǐng)域的研究及應(yīng)用。