昆蟲抵御重金屬脅迫的研究現(xiàn)狀
——基于Web of Science數(shù)據(jù)庫文獻(xiàn)的計(jì)量研究

文睿豪，張帥，朱芬

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)利用昆蟲轉(zhuǎn)化有機(jī)廢棄物湖北省國(guó)際科技合作基地，武漢 430070）

文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)是通過計(jì)量方法對(duì)相關(guān)主題文獻(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的一種方法［1-3］。從文獻(xiàn)學(xué)的角度出發(fā)，可以明確文獻(xiàn)的熱點(diǎn)領(lǐng)域、作者情況及出版物情況等，揭示學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)［4-6］。通過文獻(xiàn)計(jì)量分析，也利于研究人員更為全面地掌握學(xué)科情況，借鑒他人的經(jīng)驗(yàn)、方法和模式，開展進(jìn)一步研究［7-9］。

重金屬污染已經(jīng)成為突出的環(huán)境問題和公共衛(wèi)生問題。首次《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》于2014年發(fā)布，調(diào)查顯示中國(guó)土壤重金屬污染問題突出。總的點(diǎn)位超標(biāo)率為16.1%，主要污染物為鎘、汞、砷、鉛等［10］。2018年在第十三屆全國(guó)人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第六次會(huì)議上，湖南省花垣縣血鉛事件、江西省九江市鎘米事件、河南省新鄉(xiāng)市鎘麥?zhǔn)录戎亟饘俪瑯?biāo)問題被點(diǎn)名［11］。重金屬脅迫常導(dǎo)致生物氧化應(yīng)激，這已經(jīng)成為生物學(xué)領(lǐng)域重要的生理學(xué)和毒理學(xué)問題之一。嚴(yán)重的氧化應(yīng)激導(dǎo)致自由基積累、脂質(zhì)過氧化、蛋白質(zhì)和核酸被氧化等問題，最終引發(fā)機(jī)體疾病、衰老，甚至死亡。重金屬脅迫對(duì)昆蟲會(huì)造成怎樣的應(yīng)激損傷，昆蟲又如何抵御重金屬脅迫，相關(guān)研究現(xiàn)狀鮮見報(bào)道。本文開展了相關(guān)文獻(xiàn)的計(jì)量研究，以期為人們更好地了解該領(lǐng)域的研究進(jìn)展提供參考。

1 材料與方法

在Web of Science核心合集庫中檢索文獻(xiàn)情況，將關(guān)鍵詞“insect”“heavy metal”和“stress”放置在主題選項(xiàng)卡中，選擇“and”連接，文獻(xiàn)年限選擇1900—2020年。標(biāo)記所有檢索結(jié)果，并將標(biāo)記結(jié)果輸出保存。輸出時(shí)選擇所有選項(xiàng)，導(dǎo)出文件時(shí)選擇純文本文件格式。

應(yīng)用文獻(xiàn)題錄信息統(tǒng)計(jì)分析工具SATI對(duì)所保存的文本文件的格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并保存在XML_SATI.xml文件中。對(duì)XML_SATI.xml文件中的文獻(xiàn)題錄信息進(jìn)行分別提取和頻次分析，并在Excel軟件中繪制圖表。同時(shí)，對(duì)XML_SATI.xml文件中的作者、關(guān)鍵詞等信息進(jìn)行提取、頻次分析和矩陣構(gòu)建，得到矩陣分析結(jié)果的Excel表。將該Excel表中的數(shù)據(jù)復(fù)制到UCINET軟件中，并保存為“.##h”的格式文件。在NetDraw軟件中打開保存的“.##h”文件，構(gòu)建共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖，并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)圖的美化。

2 結(jié)果與分析

2.1 文獻(xiàn)關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與熱點(diǎn)研究領(lǐng)域

對(duì)昆蟲造成氧化應(yīng)激的關(guān)鍵詞頻次分析及共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)果見圖1。研究的熱點(diǎn)重金屬類別包括鎘（Cd）、鋅（Zn）、銅（Cu）、鉛（Pb），其分別出現(xiàn)84、31、28、21次。在機(jī)理探討方面，應(yīng)激（Stress）出現(xiàn)的次數(shù)達(dá)65次，主要檢測(cè)的指標(biāo)包括金屬硫蛋白（Metallothionein）、谷胱甘肽（Glutathione）、熱激蛋白（HSP）、抗氧化酶（Antioxidant enzyme）、谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶（Glutathione S-transferase），它們出現(xiàn)的次數(shù)分別為29、15、15、12、10次。研究所涉及的昆蟲出現(xiàn)頻次較高的包含果蠅（Drosophila melanogaster）（21次）、中華蜜蜂（Apis cerana cerana）（16次）、Chironomus riparius（13次）、白符跳（Folsomia candida）（9次）、斜紋夜蛾（Spodoptera litura）（9次）、甜菜夜蛾（Spodoptera exigua）（9次）、舞毒蛾（Lymantria dispar）（7次）、跳蟲（Orchesella cincta）（7次）、中華稻蝗（Oxya chinensis）（6次）、家 蠅（Musca domestica）（6次）。熱點(diǎn)研究領(lǐng)域如表1所示，其中，生態(tài)環(huán)境科學(xué)占比為37.64%，其次為毒理學(xué)和生物化學(xué)分子生物學(xué)，占比均超過10%。

圖1 從Web of Science核心合集檢出的重金屬對(duì)昆蟲造成氧化應(yīng)激的文獻(xiàn)關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)

表1 熱點(diǎn)研究領(lǐng)域

2.2 作者署名單位及文獻(xiàn)作者共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)

從作者來源的國(guó)家或地區(qū)分布來看，中國(guó)居榜首，為149篇，美國(guó)次之，為115篇，后續(xù)依次為波蘭63篇、德國(guó)54篇、荷蘭48篇、加拿大38篇、西班牙38篇、印度37篇、英國(guó)33篇、法國(guó)32篇。作者署名單位分析結(jié)果見圖2。由圖2可以看出，阿姆斯特丹自由大學(xué)、塞爾維亞貝爾格萊德大學(xué)、波蘭雅蓋隆大學(xué)、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)、葡萄牙里斯本大學(xué)占據(jù)了前五的位置。

圖2 作者署名單位

發(fā)表的文章數(shù)量排位靠前的作者分別如下：Roelofs D 27篇、Van Straalen N M 25篇、Augustyniak M 17篇、Xu B H 17篇、Guo X Q 15篇、Babczynska A 13篇、Kafel A 12篇、Nowak C 12篇、Ma E B 11篇、Marien J 11篇、Schaffner W 11篇、Soares AMVM 11篇。由圖3可以看出，作者Roelofs D、VAN Straalen N M、Xu B H、Augustyniak M、Guo X Q、Nowak C、Babczynska A、Mrdakovic M、Laskowski R、VAN Straalen N M、VAN Gestel CAM對(duì)共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的形成非常重要。排名前十的高被引論文分析如表2所示。Holmstrup等于2010年在期刊《Science of the Total Environment》上發(fā)表的論文被引用的年平均次數(shù)達(dá)33.33次；Gupta等于2010年在期刊《Life Sciences》上發(fā)表的論文被引用的年平均次數(shù)位居第二，為20.17次。

表2 1900—2020年排名前十的高被引論文信息 （單位：次）

圖3 從Web of Science核心合集檢出的重金屬對(duì)昆蟲造成氧化應(yīng)激的文獻(xiàn)作者共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)

文章標(biāo)注的項(xiàng)目資助見表3，資助項(xiàng)目數(shù)較多的國(guó)家或地區(qū)包括中國(guó)、美國(guó)、歐盟、波蘭、巴西、葡萄牙、印度、加拿大、日本等。其中，中國(guó)和美國(guó)的項(xiàng)目資助數(shù)都超過了50項(xiàng)。

表3 文章標(biāo)注的項(xiàng)目資助

3 小結(jié)與討論

本研究發(fā)現(xiàn)，涉及鎘、鋅、銅、鉛等重金屬的文獻(xiàn)較多。雙翅目、膜翅目、鱗翅目、直翅目及跳蟲等類別所涉及的種類多于其他類別昆蟲。盡管中國(guó)資助項(xiàng)目較多，發(fā)表的文章也較多，但單個(gè)作者發(fā)表的文章總量并不占優(yōu)勢(shì)；中國(guó)的山東農(nóng)業(yè)大學(xué)、山西大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院、東北林業(yè)大學(xué)文獻(xiàn)較多，但很多學(xué)者是獨(dú)立開展研究，與其他單位合作的研究較少。統(tǒng)計(jì)的高被引論文中，中國(guó)學(xué)者的文章也較鮮見。

許多學(xué)者從金屬硫蛋白、熱激蛋白、谷胱甘肽、抗氧化酶等方面開展了昆蟲如何抵抗重金屬應(yīng)激損傷的研究；但重金屬對(duì)昆蟲造成應(yīng)激損傷的具體表現(xiàn)研究較少。除重金屬濃度外，重金屬帶不同電荷、處理對(duì)象當(dāng)時(shí)的生理狀態(tài)等是否會(huì)影響應(yīng)激損傷程度等方面鮮見報(bào)道。昆蟲通過金屬硫蛋白螯合重金屬是最常見報(bào)道的解毒方式，也有涉及昆蟲通過蛻皮進(jìn)行排毒的報(bào)道，但這些重金屬如何通過腸壁細(xì)胞抵達(dá)體壁，重金屬積累在體壁的第幾層等問題都尚待闡明。