基于citespace的害...治中RNA的应用可视化分析_何道昌.pdf

基于 citespace 的害虫防治中 RNA的应用可视化分析何道昌，张洁仪，赖丽，赖洋，庄颖，龚浩*（惠州学院，广东惠州516000）摘要：中国作为农业大国，害虫为害不仅对生态环境造成了破坏，还对中国的农业经济造成了巨大的影响，而 RNAi 作为新型的害虫防控技术具有传统防治方法没有的优点，能定向精准高效解决农业害虫，对寄主植物无不良影响。为了提高农作物产量和保护生态环境需要考虑发展新型安全的害虫防治方法，运用 CiteSpace 6.1.2 软件检索了 Web of science 上收录的 20162021 年间害虫防治中 RNA的应用研究相关的 1500 篇文献，通过文献计量学方法，对发文量、作者、机构、关键词等进行可视化分析。结果表明年度发文量呈现波动上升趋势，中国研究量最多，作者间合作程度较高，不同国家和机构的研究人员针对的研究对象各不相同；对RNAi 在害虫防治方面的研究主要集中在昆虫的抗药性机制和 RNA介导基因沉默的标靶基因及防治害虫这两大方面。其中递送机制、分子机制与茄二十八星瓢虫等研究为热点趋势。RNA与害虫防治相关的研究内容热度依然呈现上升趋势，相信 RNAi 技术在害虫防治领域的研究在未来几年将会继续成为热点。关键词：RNAi；害虫防治；文献计量RNAi 作为新型的害虫防控技术具有传统防治方法没有的优点，能定向精准高效解决虫害，对寄主植物无不良影响。通过选择不同的少量的 dsRNA序列区域，可以针对性地降解靶标基因的同源 mRNA 使基因表达沉默，并且残留的 dsRNA 量极少，在自然界极易降解，对农产品和环境都无毒无害，相对安全。目前RNAi 技术在鞘翅目、直翅目和膜翅目等多种重要农业害虫防治中广泛应用4。1资料来源数据选自 Web ofscience 数据库，以主题检索方式检索近 6 年来与 RNA and pest 研究有关的文献，以“RNA and pest”为检索词，主题检索 Web of science 自2016 年 1 月 1 日2021 年 12 月 31 日收录的所有文献，共检索出 8000 个结果，而后通过人工筛除投稿须知、征稿启事、会议、成果，以及作者信息不全、不相关、不符合本次研究要求的文献，最终获取到 1500 篇有效论文。将上述符合研究要求的 1500 篇论文以全记录与被引用参考文献、纯文本文件格式导出，并以 down-load.txt 进行命名。2方法首先设定给予电脑 32 位或 64 位相匹配的 Java环境，登录 CiteSpace 官网下载 CiteSpace 6.1.2 版本。Web of science 的 1500 篇论文以纯文本文件格式导出，导出的文件分别命名为“download_RNA and pest.txt”,导入 CiteSpace6.1.2 软件进行分析,时间切片（yearsper slice）选择为 1 年，节点类型（node types）分别为作者（author）和机构（institution），其余均为默认值。综合各节点的频次、中介中心性、联系程度等信息,绘制文献的作者合作网络图谱，机构合作网络图谱，关键词共现、聚类、突现等图谱，以实现对 RNA and pest 研究可视化分析。3结果分析3.1文献作者分布全球农业发展仍处于上升阶段，全球耕地资源主要集中在亚洲和美洲，单产提高依靠技术进步1，而农业发展过程中害虫的防治是关键环节，害虫为害带来的农作物损失占农业总体损失的 10%，害虫不仅以自身为害肆虐农作物，还传播植物病毒使农作物染病。对于农作物病虫害管理，通常化学防治防效高，但是化学药品带来的副作用不仅表现在农产品上，而且破坏环境，为害生态系统安全，同时容易诱发害虫产生抗药性。因此，化学防治短时间内有效而无法达到长期防治的效果。在美洲等地生物防治逐渐被应用，其优缺点在于不污染环境但见效慢，容易受环境因素干扰2。害虫防治最终目标是防治效果明显且无污染，从提高农作物产量和保护生态环境两方面发展新型安全的害虫防治方法迫在眉睫。RNA干扰（RNAinterference，RNAi）指生物进化过程中一种常见的发生在转录后基因的沉默现象，由与内源性 mrna 编码区同源的双链 RNA诱发，引起生物体内同源序列的 RNA发生特异性降解的现象。RNAi现象在自然界生物中普遍存在，昆虫也不例外。RNAi的研究开始于 1995 年，Guo等发现，将外源的 Par1 基因导入到线虫体内，会使其体内同源的 Par1 基因表达沉默。近年来，RNAi 技术广泛应用于物种中的调控免疫作用、昆虫抗药性功能基因分析、昆虫表观遗传学分析、益虫疾病控制等领域。在害虫防治方面也表现出巨大潜力，如 2007 年美国孟山都公司研究人员将玉米根萤叶甲（Diabrotica virgifera virgifera）V-ATPase A 基因的外源 dsRNA导入玉米体内，玉米根萤叶甲摄取该片区玉米后幼虫发育异常并死亡3。基金项目：广东省教学工程项目生物技术特色专业（编号：粤教高函(2020)19 号）。作者简介：何道昌（2000-），男，汉族，广东阳江人，本科，研究方向：病虫害防治。通信作者：龚浩（1989-），男，汉族，湖北黄石人，博士，硕士研究生导师，研究方向：病虫害防治。试验研究现代园艺2023 年第 13 期輦輴訛DOI:10.14051/ki.xdyy.2023.13.066筛选的 1500 篇文献涉及 188 位作者，在作者合作图谱中（如图 1 所示），节点越大说明该作者在 RNA 和害虫（rna and pest）领域越活跃，颜色为时间年轮，颜色越浅说明近年发文越活跃，可知 WANG J、ZHANGY、WANG Y 等为主要研究者。已知 N=188，E=1186，D（密度）=0.0675，即 188 位作者间有 1186 次合作，合作密度为 0.0675。作者之间连线较多，联系较紧密，共线网络密度较高，可知作者间合作程度较高。图 1作者合作图谱图 2RNA和害虫（rna and pest）作者突现图2ZHANGY1140.06南京农业大学杀虫剂神经毒理学、害虫抗药性3WANGY800.08中国热带农业科学院香蕉、沉香的细菌病菌研究4ZHANGJ750.06北京农林科学院蔬菜与瓜果生长发育7LIUX560.04华中农业大学8LI J550.04中国农业科学院10LIUY530.02内蒙古大学表 1核心作者前 10 发文量及核心作者、中介中心性、机构、研究方向1WANGJ1150.04福建农林大学华南农业大学作物抗虫、植物-微生物-昆虫三者相互作用与协同进化物学5LI Y700.03西南大学昆虫（螨类）种群生态学、有害生物生物防治、捕食螨体液免疫响应与嗅觉调控机制6WANGX620.04河北农业大学麦类作物系统获得抗性分子机制、小麦广谱抗病及抗逆遗传改良、小麦锈菌毒性蛋白功能序号核心作者发文量中介中心性值机构研究方向9ZHANGX540.09南京农业大学山西省农业科学院茶多酚与人体肠道菌群之间的相互作用1Chinese Acad Agr Sci（中国农业科学院）1562NanjingAgr Univ（南京农业大学）1283China Agr Univ（中国农业大学）1034Southwest Univ（西南大学）885Fujian Agr&Forestry（福建农林大学）776Chinese Acad Sci（中国科学院）687UnivGhent（根特大学）578Northwest A&F Univ（西北农林科技大学）579ZhejiangUniv（浙江大学）4810HUAZHONGAGR UNIV（华中农业大学）44表 2重要机构信息表序号机构发文量2023 年第 13 期现代园艺试验研究中，以 ZHANG Y、WANG S、LIU Y、ZHOU X 等作者为中心展开的合作研究最为紧密，形成了 3 个以上的节点连线；其次是 WANGY和 LI Z、ZHANGX和 ZHANGJ、LI G和 GUOW等两两连线的合作关系，两两间线条较粗，表示联系较为紧密，其中 WANG Y 和 ZHANG X的中介中心性值最高，分别为 0.08 和 0.09，说明WANGY和 ZHANGX在 RNA和害虫（rna and pest）领域的研究起到了中介和引领作用。RNA和害虫（rna and pest）的作者突现分析见图2，20162018 年 RNA 和害虫（rna and pest）领域的主要研究者为 XU Q、SIEGFRIED B、LEE S、LI Q；20192021 年 RNA 和害虫（rna and pest）领域的主要研究者为 WANG W、SILVER K；WANG W、SILVER K 等，他们可能成为该领域新兴的代表性作者。3.2国家和机构分布3.2.1 机构。检索的文献中共涉及到 299 所研究机构，并根据 citespace 中的相关数据，绘制了表 2，列出了发文量前 10 所机构。由表 2 可知，除排名第七的根特大学外，其他前 10 的机构均是中国的高等院校，中国农业科学院是国家农业最高科研单位，其发文量与影响RNA 和害虫（rna and pest）核心作者发文量前 10及核心作者中介中心性、机构、研究方向见表 1。WANG J 发文量最高，为 115 篇，ZHANGY次之，为 114 篇。根据普赖斯定律核心作者公式：M=0.749（Nmax）1/2，已知最大发文量为115（即 Nmax=115），可得 M=8.03，即发文量达到 9 篇的作者可被认为是该领域的核心作者，共 121 人5。此外，该领域内核心作者大多数为中国国籍（占比87%），核心作者主要分布于中国各大学及研究所。由作者合作图谱（图 1）可知，在 RNA 和害虫（rna and pest）研究輦輵訛图 3RNA与害虫主题机构分布图（知网）图 4国家图谱图 5关键词共现网络图谱图 6RNAi 的关键词突现分析试验研究现代园艺2023 年第 13 期力在世界的各机构当中也是居于首位。在知网中搜索关键词“RNA与害虫”，并对其机构做统计分析结果如图 3，结果显示其发文量与 web ofscience 上所呈现出来的结果基本一致，在查阅相关资料后发现，中国农业大学、南京农业大学、浙江大学、西南大学、西北农林科技大学等高等院校设有农业害虫与昆虫防治专业（专业代码：090402），该专业在中国农业大学、南京农业大学与浙江大学为国家重点学科。sistance），可见在 RNAi 研究中，最强爆发力的新兴领域即是 ran 干涉（rna interference）、昆虫（insect）和昆虫抗药性（insecticide resistance）等。也说明目前的研究主要倾向于用 RNAi 技术了解昆虫抗药性的相关机理。3.4关键词突现在 rna and pest 研究领域，关键词的突现反映其在短时间内研究频次骤增的情况，即反映出这段时间内备受关注的研究领域。通过分析突现词，形象地展示了rna and pest 研究领域的热点随时间变化的相关情况，依据此变化可以识别该领域的研究趋势。其中，包含有突现词出现的时间、突变结束的时间以及突变的强度等，并且突变强度的大小与突变的数值相关，其数值越大，则突变强度也越大。某一年份最受关注的主题也可以通过关键词突现清晰地映射出，同时，能够分析出学术界研究的前沿以及某一领域的研究方向和趋势。近 6 年，此研究领域的关键词突现图谱如图 6 所示，图谱中可以直观地看出关键词的突现强度和突现持续时间。其中，甜菜叶蛾（spodoptera exigua）为突现强度最高的关键词，强度为5.32；其次，排在第二的为中肠（midgut），强度为 5.13。在 TOP10 的关键词中，中肠（midgut）、实时定量 pcr（real time pcr）和 rna 序列（rna seq data）研究历史较早，早在 2016 年即有相关研究。递送（delivery）、分子机制（molec