基于CiteSpace的蛹蟲草研究進展可視化分析*

朱碧純，曾 瑋，吳愛民，章思思，柴一秋

（1.溫州醫(yī)科大學圖書館，浙江溫州325000；2.浙江亞熱帶作物研究所溫州市蟲生真菌資源收集與研發(fā)重點研究室，浙江溫州325000；3.溫州市優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)服務中心，浙江溫州325000）

蛹蟲草 [Cordyceps militaris(L.)Fr]又稱北蟲草、蛹草、北冬蟲夏草等，屬于麥角菌科 [Clavieps purpurea（Fr.）Tul.]蟲草屬（Cordyceps）[1]。蛹蟲草與冬蟲夏草 [Ophiocordyceps sinensis(Berk.)Sacc]具有幾乎相同的藥用成分，其中蟲草酸、蟲草多糖和超氧化物歧化酶等活性成分的含量比冬蟲夏草還要高，還含有蟲草素成分，其功效也正在被越來越多的研究者所認可[2-3]。蛹蟲草作為冬蟲夏草的替代品，具有生長較快且易于人工培養(yǎng)等優(yōu)勢，并于2019年4月入選農(nóng)業(yè)植物新品種保護名錄[4]。

CiteSpace是美國德雷塞爾大學陳超美博士團隊開發(fā)的文獻可視化分析軟件，能以動態(tài)圖譜形式直觀地描繪某一主題或某一學科的研究導向[5]。當前可視化分析已廣泛應用于山豆根[6]、柑橘[7]、橄欖[8]、馬錢子[9]等作物或中藥研究領域，而食（藥）用菌領域相關(guān)研究尚未見報道。

研究利用文獻計量學原理和CiteSpace可視化分析軟件，對中國知網(wǎng)CNKI核心期刊來源和Web of Science數(shù)據(jù)庫來源的國內(nèi)外蛹蟲草研究成果進行量化分析。通過知識圖譜可直觀的反應蛹蟲草研究領域的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，為后續(xù)蛹蟲草研究可持續(xù)發(fā)展提供科學的判斷。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

國內(nèi)分析數(shù)據(jù)來自中國知網(wǎng)CNKI期刊數(shù)據(jù)庫中的北大核心、南大核心（CSSCI）、中國科學引文數(shù)據(jù)庫CSCD合集部分，以文摘或主題為限定字段，檢索式包含以下檢索詞：蛹蟲草、北蟲草、北冬蟲夏草、蛹草、蛹草菌。檢索時間設定為2000年?2020年所有文獻，剔除不相關(guān)文獻后統(tǒng)計有效文獻數(shù)量。

國外分析數(shù)據(jù)來自Web of Science（WoS） 核心合集中的SCIE數(shù)據(jù)庫，以Cordyceps militaris OR Cordyceps militaries OR C.militaris為檢索式，在主題字段中檢索。出版年為2000年?2020年，文獻類型為論文（Article） 和綜述（Review），剔除干擾文獻，統(tǒng)計分析文獻數(shù)量。

1.2 研究方法

將納入的中文文獻以Refworks的格式導出，外文文獻以全紀錄的格式導出，運用CiteSpace 5.0R1軟件自帶格式轉(zhuǎn)換功能完成中文數(shù)據(jù)庫的格式轉(zhuǎn)換。對CNKI核心期刊來源數(shù)據(jù)庫和SCIE來源數(shù)據(jù)庫中蛹蟲草研究的發(fā)文量、機構(gòu)、關(guān)鍵詞等進行統(tǒng)計分析，揭示相關(guān)研究的現(xiàn)狀、熱點和趨勢。

2 結(jié)果分析

2.1 蛹蟲草研究發(fā)文趨勢

通過對文獻年發(fā)文量的統(tǒng)計，可在一定程度上了解蛹蟲草的研究歷程。

在檢索時間內(nèi)（2000年1月1日?2020年12月31日） 共得到有關(guān)蛹蟲草國內(nèi)外文獻2 119篇（圖1），其中在Web of Science數(shù)據(jù)庫中收錄相關(guān)英文文獻1 019篇，占檢索文獻總量的48.09%，而在中國知網(wǎng)核心期刊、CSSCI、CSCD數(shù)據(jù)庫中共收錄中文文獻1 100篇，占檢索文獻總量的51.91%。

圖1 2000年?2020年蛹蟲草研究中英文文獻發(fā)文量年度分布Fig.1 Distribution of Chinese and English paper of Cordyceps militaris from 2000 to 2020

對蛹蟲草中文文獻分析發(fā)現(xiàn)，發(fā)文數(shù)量總體上可分為起步期、上升期和下降期。2003年國內(nèi)外蛹蟲草研究逐漸起步，2008年?2011年國內(nèi)發(fā)文量快速增長進入上升期，但隨后幾年國內(nèi)發(fā)文量起伏較大，總體呈下降趨勢。

與國內(nèi)發(fā)展狀況不同，蛹蟲草國際發(fā)文量持續(xù)增長，2014年開始蛹蟲草國際發(fā)文量超越國內(nèi)發(fā)文量且差距越來越大。從發(fā)文量上看蛹蟲草近幾年在國內(nèi)的關(guān)注度下降，而國際上該研究領域得到較好的發(fā)展。

2.2 研究機構(gòu)分布

對蛹蟲草發(fā)文數(shù)量進行統(tǒng)計分析，排行前10的國家情況見表1。

表1 蛹蟲草國際發(fā)文數(shù)量前10的國家Tab.1 Top 10 countries ranked by number of papers on Cordyceps militaris

由表1可知，國際上檢索到有10個國家發(fā)表11篇以上蛹蟲草相關(guān)研究論文，而我國的發(fā)文數(shù)量占國際發(fā)文量的64.87%。說明我國是蛹蟲草研究領域的主力軍，近年來隨著蛹蟲草研究國際發(fā)文量的上升，發(fā)文國家的空間分布也在不斷拓展，如美國、澳大利亞、法國等。蛹蟲草作為可人工培育的食（藥）用真菌具有巨大的發(fā)展?jié)撃堋?/p>

科研機構(gòu)所發(fā)表的文獻在一定程度上能反映該研究領域的核心機構(gòu)。蛹蟲草研究國際國內(nèi)排名前10的機構(gòu)情況見表2。

表2 蛹蟲草國際國內(nèi)發(fā)文數(shù)量前10的機構(gòu)Tab.2 Top 10 institutions with the highest number of paper on Cordyceps militaris

分析表2可知國際發(fā)文量排名前十的機構(gòu)均在亞洲境內(nèi)，空間集聚性明顯。中國科學院發(fā)文67篇，對國際發(fā)文量的貢獻達6.58%，為國際上發(fā)文量最高的科研機構(gòu)。上海市農(nóng)業(yè)科學院食用菌研究所發(fā)文42篇，為國內(nèi)發(fā)文量最多的科研機構(gòu)。此外，吉林大學、南京農(nóng)業(yè)大學也是國際、國內(nèi)發(fā)文量較多的機構(gòu)。表明國內(nèi)農(nóng)業(yè)類研究所或高校是現(xiàn)階段蛹蟲草研究領域的主力軍，主導了蛹蟲草研究領域的主要方向并已取得了較為豐碩的學術(shù)成果，在蛹蟲草研究方面影響巨大，與蛹蟲草主要產(chǎn)地在國內(nèi)的情況相符合。

2.3 關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

通過關(guān)鍵詞詞頻統(tǒng)計能在更小粒度上分析學科領域的研究熱點。國際國內(nèi)蛹蟲草研究主要關(guān)鍵詞統(tǒng)計見表3。

由表3可知，研究得到384個英文關(guān)鍵詞，560個中文關(guān)鍵詞，英文出現(xiàn)頻次≥85的關(guān)鍵詞有12個，中文出現(xiàn)頻次≥20的關(guān)鍵詞有12個。蛹蟲草研究國際關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡圖譜見圖2。

表3 國際國內(nèi)蛹蟲草研究主要關(guān)鍵詞Tab.3 Keywords of Cordyceps militaris research at home and abroad

圖2 蛹蟲草研究國際關(guān)鍵詞共現(xiàn)Fig.2 Co-occurrence network display of international keywords on Cordyceps militaris

如圖2所示，構(gòu)建蛹蟲草英文關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡圖譜，得到384個節(jié)點和778條連線。英文文獻側(cè)重對蛹蟲草活性成分抗凋亡等作用機理探索（關(guān)鍵詞有 Cordyceps militari、polysaccharide、cordycepin、extract、apoptosis、antioxidant activity等）。蛹蟲草中文關(guān)鍵詞共現(xiàn)可視化圖譜，見圖3。

圖3 蛹蟲草研究國內(nèi)關(guān)鍵詞共現(xiàn)Fig.3 Co-occurrence network display of domestic keywords on Cordyceps militaris

如圖3所示，構(gòu)建蛹蟲草中文關(guān)鍵詞共現(xiàn)可視化圖譜，得到560個節(jié)點，734條連線。蛹蟲草中文研究涉及內(nèi)容全面，主要圍繞蛹蟲草與冬蟲夏草之間的比較（關(guān)鍵詞有蛹蟲草、冬蟲夏草）。此外，采用高效液相色譜法（關(guān)鍵詞有高效液相色譜法、響應面法）對活性成分（關(guān)鍵詞有蟲草素、蛹蟲草多糖）進行含量測定等也是研究的重要內(nèi)容。

2.4 關(guān)鍵詞聚類分析

在關(guān)鍵詞共現(xiàn)的網(wǎng)絡基礎上，采用LLR算法[7]從關(guān)鍵詞中對標簽進行提取，蛹蟲草英文文獻關(guān)鍵詞聚類圖譜共形成18個聚類標簽，前10個較大的聚類統(tǒng)計見表4，關(guān)鍵詞網(wǎng)絡共現(xiàn)圖見圖4。

由表4、圖4可知，聚類模塊化Q為0.835（>0.3）表明聚類得到的網(wǎng)絡社團結(jié)構(gòu)是顯著的，平均輪廓值（S）是衡量網(wǎng)絡同質(zhì)性的指標，越接近1反映網(wǎng)絡同質(zhì)性越高。本次聚類S為0.740 4（>0.5），表明聚類結(jié)果可信。英文文獻關(guān)鍵詞聚類網(wǎng)絡展示中可見研究方向互有交叉。#0、#5為蛹蟲草的藥理活性研究；#1、#7、#8為蛹蟲草的活性成分結(jié)構(gòu)研究；#2、#6可歸為蛹蟲草的分析技術(shù)研究，#4、#9、#10代表蛹蟲草成分檢測研究。蛹蟲草國際關(guān)鍵詞時區(qū)圖見圖5。

表4 國際國內(nèi)蛹蟲草研究關(guān)鍵詞聚類Tab.4 Keywords clustering of Cordyceps militaris research at home and abroad

圖4 蛹蟲草研究國際關(guān)鍵詞聚類Fig.4 Clustering network display of international keywords on Cordyceps militaris

圖5 蛹蟲草研究國際關(guān)鍵詞時區(qū)圖Fig.5 Timezone View of international keywords on Cordyceps militaris

如蛹蟲草國際關(guān)鍵詞時區(qū)圖5所示，各聚類的可持續(xù)性不同，越接近圓圈邊緣表明研究年份越近，對聚類標簽中聚類范圍較大的幾個聚類團塊進行分析。轉(zhuǎn)錄因子-軟骨細胞（#0）包含蟲草素、抑制劑等關(guān)鍵詞，主要研究蟲草素通過信號通路抑制充間質(zhì)干細胞、軟骨細胞肥大等[10]。轉(zhuǎn)錄因子-化學結(jié)構(gòu)（#1）包含關(guān)鍵詞抗氧化活性、藥用菌等，主要側(cè)重蛹蟲草多糖的結(jié)構(gòu)鑒定及免疫活性研究[11]等。水提取物（#2）包含關(guān)鍵詞細胞凋亡、環(huán)氧化酶2、氧化應激等，主要研究蛹蟲草對過氧化氫氧化應激的保護以及對C6膠質(zhì)細胞神經(jīng)損傷保護等[12-13]。生物活性化合物（#7）聚類包括聚類詞炎癥、細胞、抗氧化劑等。主要研究蟲草菌絲體等提取物的抗炎、抗氧化作用等[14]。蛹蟲草中文關(guān)鍵詞進行聚類分析結(jié)果見圖6，關(guān)鍵詞時區(qū)圖見圖7。

圖6 蛹蟲草研究國內(nèi)關(guān)鍵詞聚類Fig.6 Clustering network display of domestic keywords on Cordyceps militaris

圖7 蛹蟲草研究國內(nèi)關(guān)鍵詞時區(qū)圖Fig.7 Timezone View of domestic keywords on Cordyceps militaris

由圖6、圖7蛹蟲草中文關(guān)鍵詞進行聚類分析可知，關(guān)鍵詞共獲得14個聚類模塊，聚類標簽越小，該聚類規(guī)模越大，模塊化Q為0.879 5（>0.3），平均輪廓S為0.51（>0.5），表明聚類有效且合理。對比蛹蟲草中文分析聚類圖譜可以看出，研究偏重人工培養(yǎng)蛹蟲草，涉及的聚類有*0、*2、*3、*5、*6、*7、*8、*9、*10，*13等，側(cè)重活性成分提取及測定的聚類主要有*4、*11、*12、*14等，涉及活性成分作用功效的聚類有*1。有些聚類的周期時間長（見圖7），如最大的聚類*0跨越20年且仍然活躍，相比之下，聚類*10（液體菌種）在2015年就已結(jié)束，相關(guān)的研究轉(zhuǎn)向了新的領域。

2.5 階段性前沿研究領域分析

關(guān)鍵詞突發(fā)性節(jié)點檢測可以反映階段性的前沿研究領域，突發(fā)值越大說明該領域越活躍，能更好地聚焦研究熱點。利用CiteSpace軟件，蛹蟲草關(guān)鍵詞突現(xiàn)分別得到36個國際突現(xiàn)詞，15個國內(nèi)突現(xiàn)詞。蛹蟲草研究英文文獻關(guān)鍵詞突現(xiàn)分析見表5。

表5 蛹蟲草研究國際關(guān)鍵詞的突現(xiàn)分析Tab.5 Analysis on the emergence of of international keywords on Cordyceps militaris

（續(xù)表 5）

由表5可知，2000年?2012年關(guān)鍵詞為靈芝、菌絲生長、沉水培養(yǎng)、形態(tài)學等培育條件關(guān)鍵詞，研究歷時較久，主要針對蛹蟲草培養(yǎng)技術(shù)進行基礎研究；2006年?2016年關(guān)鍵詞為高效液相色譜法、提取、3'脫氧腺苷等，研究重點為活性物質(zhì)的提取工藝優(yōu)化。2017年?2020年關(guān)鍵詞為固態(tài)發(fā)酵，通過改進技術(shù)進一步提高活性成分產(chǎn)量。

2004年?2012年多為腺苷、抗腫瘤等功效特性關(guān)鍵詞，主要研究內(nèi)容為蛹蟲草活性成分功效的初步研究，對其抗腫瘤等效果進行評價。此外“冬蟲夏草”為近5年的研究熱點，持續(xù)至今年，可能與蛹蟲草作為冬蟲夏草的替代品、兩者之間的功效不斷被用于比較有關(guān)。

2007年?2011年包括受體、抑制劑等作用特性關(guān)鍵詞，研究開始通過分子生物學手段對藥效作用機制進行探索。2015年?2020年關(guān)鍵詞為純化、核苷、通路等，隨著轉(zhuǎn)錄組學技術(shù)的應用，蛹蟲草研究在結(jié)構(gòu)表征、序列、信號通路等方面取得突破。

蛹蟲草研究中文文獻關(guān)鍵詞突現(xiàn)分析見表6。

由表6可知，縱觀國內(nèi)關(guān)鍵詞分析，2008年前突現(xiàn)詞主要圍繞蛹蟲草的人工培育（關(guān)鍵詞有人工栽培、人工蛹蟲草）；2008年?2014年對蛹蟲草有效成分提取及工藝優(yōu)化逐漸成為研究熱點（關(guān)鍵詞有蟲草菌素、胞外多糖、蟲草多糖）。2016年后則偏向蛹蟲草的功效性能研究（關(guān)鍵詞有活性成分、抗氧化等）。

3 討論

蛹蟲草最早源于中國，俗稱北冬蟲夏草。由于其藥用價值與冬蟲夏草極近似，故藥典中記載為“北冬蟲夏草”。一直以來，蛹蟲草持續(xù)受到國內(nèi)外學者的廣泛關(guān)注。研究以2000年?2020年CNKI核心期刊數(shù)據(jù)庫和Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫來源的蛹蟲草研究成果為基礎，通過CiteSpace軟件可視化分析近年來國內(nèi)外蛹蟲草研究的主要特征以及未來的發(fā)展趨勢。

3.1 蛹蟲草研究進入國際化階段

對蛹蟲草中英文文獻的發(fā)文趨勢進行分析，2011年蛹蟲草研究在國內(nèi)達到高峰后逐漸下降。伴隨著國內(nèi)發(fā)文量的下降，國際發(fā)文量上升，但發(fā)文學者仍以我國專家為主，可能由于部分學者將研究成果轉(zhuǎn)投至國際高質(zhì)量期刊上，也進一步說明蛹蟲草的研究仍處于發(fā)展期但已進入了國際化階段。

3.2 蛹蟲草研究國內(nèi)機構(gòu)活躍

在國內(nèi)，以上海市農(nóng)業(yè)科學院食用菌研究所為代表的專家團隊從2005年起持續(xù)關(guān)注蛹蟲草藥食用菌的菌種選育、活性物質(zhì)提取與功能應用等工作[15-16]。國際上，由中國科學院專家團隊帶領的蛹蟲草資源研究從2011年至今年發(fā)文量持續(xù)保持在5篇以上，研究方向涉及蛹蟲草基因組序列分析[18]、基因組比較[19]等。連續(xù)性的發(fā)文有助于研究的深入，如中國藥科大學Liu等[20]近幾年在蛹蟲草中大豆腦苷脂抑制軟骨細胞MMP-1生成等方面取得了較為先進的研究成果，發(fā)表文獻相繼成為領域中被引量高的論文。

國際上蛹蟲草的研究仍以我國專家學者為主。韓國、日本等地區(qū)也相繼做了蟲草活性成分抗癌[21]、抗炎[22]、抗免疫[23]等方面的研究，食（藥） 用菌的功效正在被世界學者所認可。然而除我國外，國際機構(gòu)的整體發(fā)文量不高，存在較大的發(fā)展?jié)摿?，加強國際間的交流合作，有助于提升蛹蟲草研究的國際影響力以及整體科研水平。

3.3 國內(nèi)外蛹蟲草研究側(cè)重點不同

國際上蛹蟲草食（藥） 用菌領域從活性成分、藥理機制、臨床應用及基因組學等方面進行研究，更加側(cè)重于基因組分析和藥效機制探索。國際上的試驗研究對蛹蟲草結(jié)構(gòu)特征及基因組序列進行分析，如闡明蛹蟲草基因組序列分析[18]、蟲草子實體多糖結(jié)構(gòu)特征及其清除羥自由基活性[24]；對蛹蟲草及代謝產(chǎn)物發(fā)揮藥理作用的靶點及機制進行探究，通過關(guān)鍵詞突現(xiàn)分析發(fā)現(xiàn)蟲草素作為重點代謝產(chǎn)物，對其潛在的功效應用及機理進行了深入的挖掘。如蟲草素通過激活磷酸腺苷（AMP）活化蛋白激酶預防高脂血癥[25]、在膀胱癌細胞系5637和T-24中發(fā)揮抗腫瘤作用等。

此外，關(guān)鍵詞突現(xiàn)分析顯示蛹蟲草中信號通路的研究是當前國際研究的前沿。最新研究表明蛹蟲草通過影響 Toll樣受體-4/核因子κB （TLR4/NF-κB）氧化還原信號通路改善慢性腎病[26]。提示拓寬蛹蟲草的臨床應用并通過分子生物學技術(shù)闡明蛹蟲草藥理作用靶點，可能是未來的研究趨勢。

蛹蟲草作為珍貴的功能食用菌，國內(nèi)研究內(nèi)容全面，包括對蛹蟲草高產(chǎn)菌株的選育，如利用60Coγ射線與ARTP復合誘變選育蛹蟲草[27]，可以獲得高產(chǎn)子實體菌株；對活性成分提取工藝的優(yōu)化，如應用響應面法優(yōu)化纖維素酶輔助提取蟲草素[28]，得到蟲草素的最佳提取方法；明確蛹蟲草及其代謝產(chǎn)物在抗炎、抗氧化方面的功能，最新研究表明蟲草素和蟲草酸可通過調(diào)控多種關(guān)鍵靶蛋白表達情況參與抗炎癥作用[29]。通過分析可見國內(nèi)開展的蛹蟲草研究主要集中于蛹蟲草最適培養(yǎng)條件以及腺苷、多糖等代謝產(chǎn)物研究。相較國際上已開展將蛹蟲草試用于新型冠狀病毒肺炎COVID-19[30]、帕金森[31]、乳腺癌[32]、抗流感病毒[33]等方面的研究并進行藥效機制探索而言，如何拓寬蛹蟲草研究視野值得進一步深入探討。

4 結(jié)論

文獻計量學研究能客觀反映和分析被研究對象的研究進展。研究基于文獻計量學的方法對蛹蟲草研究的國內(nèi)外相關(guān)文獻進行統(tǒng)計、分析，從發(fā)文趨勢、機構(gòu)、關(guān)鍵詞貢獻等角度分析和呈現(xiàn)了國內(nèi)外蛹蟲草的研究進展。分析結(jié)果表明，長期以來，蛹蟲草國內(nèi)研究主要集中在高產(chǎn)菌株的選育以及活性成分的優(yōu)化提取等，相比國際上對蛹蟲草臨床應用的拓展及藥理機制方面的研究相對薄弱。全面系統(tǒng)分析蛹蟲草研究領域可為研究者追蹤當前的研究前沿提供科學參考。