劉小寧，劉 寧，李 芬，馬愛芳，馬 紀(jì)，高希武

(1.新疆大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，新疆生物資源基因工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830046;2.新疆農(nóng)科院農(nóng)作物品種資源研究所，烏魯木齊 830091;3.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，北京 100193)

細(xì)胞色素P450 酶系是廣泛存在于生物體中的一類代謝酶系，是一種多功能氧化酶(冷欣夫和邱星輝，2001)，而細(xì)胞色素P450 是多功能氧化酶的重要組成部分，起著與底物結(jié)合以及末端氧化酶的作用(Gotoh，1992)。細(xì)胞色素P450 酶系具有底物廣泛性和功能多樣性的特點(diǎn)，可以代謝多種內(nèi)源性物質(zhì)(保幼激素及其類似物、蛻皮甾醇和脂肪酸等)和外源性物質(zhì)(藥物、植物次生物質(zhì)及其毒素等)，其中對(duì)植物次生物質(zhì)的代謝在昆蟲對(duì)寄主植物的適應(yīng)性方面起了主要作用，而對(duì)殺蟲劑的代謝是昆蟲產(chǎn)生抗藥性的主要機(jī)制。因其在生物學(xué)上的重要性，自發(fā)現(xiàn)以來，一直作為生物學(xué)研究的一個(gè)重要對(duì)象(Nebert et al.，1991;Nelson et al.，1993，1996;Negishi et al.，1996;)。開展昆蟲細(xì)胞色素P450 的研究，不僅對(duì)我們深入研究害蟲的抗藥性機(jī)制，植食性昆蟲與植物的協(xié)同進(jìn)化機(jī)制具有重要意義，還為新農(nóng)藥的設(shè)計(jì)研發(fā)、害蟲治理新策略的研究提供理論依據(jù)。

總結(jié)與理性反思是科學(xué)發(fā)展的一個(gè)重要方法。對(duì)一門科學(xué)的發(fā)展歷史的反思，最好的方法之一就是對(duì)該領(lǐng)域已有的研究成果進(jìn)行總結(jié)歸納。為此，基于作者在害蟲抗藥性方面多年的研究和技術(shù)跟蹤，利用文獻(xiàn)計(jì)量法和詞頻分析法，對(duì)昆蟲細(xì)胞色素P450 研究領(lǐng)域的成果進(jìn)行梳理、總結(jié)和歸納，分析昆蟲細(xì)胞色素P450 研究近年來的變化趨勢(shì)，從科研論文的產(chǎn)出和研究范圍等角度，揭示昆蟲細(xì)胞色素P450 的研究動(dòng)態(tài)，以期對(duì)昆蟲細(xì)胞色素P450 的深入研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究材料

本文是以近年來正式發(fā)表的昆蟲細(xì)胞色素P450 文獻(xiàn)信息為研究材料，采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)對(duì)文獻(xiàn)內(nèi)容進(jìn)行客觀、系統(tǒng)和量化描述、分析，全面總結(jié)和分析昆蟲細(xì)胞色素P450 的研究動(dòng)向變化。

1.2 數(shù)據(jù)來源

為能較全面地反映昆蟲細(xì)胞色素P450 的研究現(xiàn)狀，本文數(shù)據(jù)來源于中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)中的中國(guó)學(xué)術(shù)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)和Science Direct 電子期刊數(shù)據(jù)庫(kù)。CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)是目前世界上最大的連續(xù)動(dòng)態(tài)更新的中文期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)，收錄國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)期刊近8000種，全文文獻(xiàn)總量3000 多萬篇;Science Direct 電子期刊數(shù)據(jù)庫(kù)全文收錄了2000 余種Elsevier Science 公司出版的學(xué)術(shù)期刊，其中的1400多種期刊都是SCI、EI 等國(guó)際公認(rèn)的權(quán)威大型檢索數(shù)據(jù)庫(kù)收錄的各個(gè)學(xué)科的核心學(xué)術(shù)期刊。這兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容覆蓋了自然科學(xué)、工程技術(shù)、農(nóng)業(yè)、哲學(xué)、醫(yī)學(xué)等24個(gè)學(xué)科，是目前的權(quán)威期刊文獻(xiàn)檢索工具。因此，基于這兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)來檢索昆蟲細(xì)胞色素P450 研究文獻(xiàn)并對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果能夠全面反映該研究領(lǐng)域的概貌。

1.3 檢索策略

文獻(xiàn)主題有著高度的相關(guān)性，故本文的檢索策略是以主題為檢索途徑，分別在CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)和Science Direct 電子期刊數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索主題是“P450+昆蟲”進(jìn)行檢索，文獻(xiàn)的檢索時(shí)段為1999-2012年。對(duì)獲得的該時(shí)段發(fā)表的文獻(xiàn)，通過文獻(xiàn)篇名進(jìn)行文獻(xiàn)內(nèi)容甄別，剔除所有的短訊、會(huì)議介紹等檢索文獻(xiàn)數(shù)，獲取昆蟲P450 研究文獻(xiàn)總計(jì)中文文獻(xiàn)206 篇、英文文獻(xiàn)712 篇。

1.4 研究動(dòng)態(tài)分析

詞頻分析法是利用能夠揭示或表達(dá)文獻(xiàn)核心內(nèi)容的關(guān)鍵詞在某一研究領(lǐng)域文獻(xiàn)中出現(xiàn)的頻次高低來確定該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)和發(fā)展動(dòng)向的一種文獻(xiàn)計(jì)量方法。關(guān)鍵詞是用于表達(dá)文獻(xiàn)主題內(nèi)容的核心詞匯，關(guān)鍵詞搜索是一種重要的文獻(xiàn)查詢方法。如果某一關(guān)鍵詞在其所在領(lǐng)域的文獻(xiàn)中大量出現(xiàn)，則可反映出該關(guān)鍵詞所表征的研究主題是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)(王芳，2007)。本文采用詞頻分析法對(duì)Science Direct 電子期刊數(shù)據(jù)庫(kù)中昆蟲細(xì)胞色素P450 的文獻(xiàn)(1999-2012年)進(jìn)行分析研究。

2 結(jié)果與分析

2.1 昆蟲細(xì)胞色素P450 研究領(lǐng)域發(fā)展概況

在1999-2012年間，按上述檢索方法共檢索到英文文獻(xiàn)712 篇，如圖1 所示，國(guó)際上(含中國(guó))的昆蟲細(xì)胞色素P450 英文文獻(xiàn)總量呈波浪式上升趨勢(shì)，2012年，文獻(xiàn)數(shù)達(dá)到頂峰為95 篇，是1999年文獻(xiàn)數(shù)的413%。我國(guó)的昆蟲細(xì)胞色素P450 文獻(xiàn)數(shù)量在2006年前呈現(xiàn)平穩(wěn)發(fā)展，后呈現(xiàn)出波浪式上升趨勢(shì)，見圖2。從國(guó)內(nèi)外昆蟲細(xì)胞色素P450 的研究文獻(xiàn)數(shù)量及年際間的變動(dòng)分析，昆蟲細(xì)胞色素P450 作為重要的多功能代謝酶，其生物學(xué)重要性越來越得到人們的認(rèn)識(shí)和關(guān)注，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者、機(jī)構(gòu)的研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)。

在對(duì)圖1 和圖2 的進(jìn)一步比較分析中，在最能代表昆蟲細(xì)胞色素P450 領(lǐng)域技術(shù)研究水平的英文文獻(xiàn)上，可以看出我國(guó)文獻(xiàn)數(shù)在1999-2005年間基本穩(wěn)定，變動(dòng)甚微;2006年開始變動(dòng)放大并逐步上升，2012年，文獻(xiàn)數(shù)達(dá)到頂峰的7 篇，占到當(dāng)年國(guó)際英文文獻(xiàn)數(shù)的7.4%，而1999年的英文文獻(xiàn)數(shù)僅占當(dāng)年國(guó)際英文文獻(xiàn)的4.3%。結(jié)合中文文獻(xiàn)數(shù)的年際間變化，可以肯定我國(guó)在1999-2005年期間，有關(guān)昆蟲細(xì)胞色素P450 的研究團(tuán)隊(duì)相對(duì)集中，2005年后開始受到國(guó)內(nèi)的廣泛關(guān)注，研究團(tuán)隊(duì)相對(duì)擴(kuò)大，研究的水平逐步提高，科技創(chuàng)新能力和水平與國(guó)際的差距逐步在縮小，一定程度上反映了我國(guó)目前的科技研究現(xiàn)狀，以及科技自主創(chuàng)新能力與國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家仍存在著不容忽視的差距。

圖1 1999-2012年國(guó)際昆蟲細(xì)胞色素P450 領(lǐng)域英文文獻(xiàn)的年際分布Fig.1 The amount of literature in Science Direct database related to insect cytochrome P450 during 1999-2012

圖2 1999-2012年中國(guó)昆蟲細(xì)胞色素P450 領(lǐng)域文獻(xiàn)的年際分布Fig.2 the amount of literature in CNKI related to insect cytochrome P450 during 1999-2012

2.2 中國(guó)昆蟲細(xì)胞色素P450 領(lǐng)域文獻(xiàn)的基金資助分析

科研論文是否獲得各類科學(xué)研究基金的資助，一定程度上反映了學(xué)術(shù)研究的背景和質(zhì)量;基金文獻(xiàn)率的大小則反映出一個(gè)研究領(lǐng)域受資助、受關(guān)注的程度。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，1999-2012年國(guó)內(nèi)細(xì)胞色素P450 研究領(lǐng)域有206 篇中英文文獻(xiàn)，顯示有基金支持的占全部文獻(xiàn)的59.7%，其中76 篇文獻(xiàn)得到兩項(xiàng)或兩項(xiàng)以上的基金資助，占總文獻(xiàn)數(shù)的36.9%，說明了我國(guó)昆蟲細(xì)胞色素P450 研究的國(guó)內(nèi)實(shí)際需求，以及各級(jí)政府部門的重視和支持。通過基金項(xiàng)目的資助，能夠保證研究者研究方向的穩(wěn)定性和研究的連續(xù)性，提升研究深度和科研成果的質(zhì)量。

2.3 昆蟲細(xì)胞色素P450 的研究動(dòng)態(tài)

依據(jù)表1、表2 的變化，綜合考慮國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)數(shù)的年際間變化及時(shí)間序列，將1999-2012年對(duì)半劃分成1999-2005年、2006-2012年2個(gè)時(shí)間段，文獻(xiàn)中所出現(xiàn)的關(guān)鍵詞對(duì)應(yīng)排序，使相同或近似的關(guān)鍵詞都聚集在一起，并對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行規(guī)范和分類匯總，統(tǒng)計(jì)出各個(gè)關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次，最后按頻次的高低進(jìn)行排列分析。

由表1 和表2 可以看出，關(guān)鍵詞在兩個(gè)時(shí)間段有著明顯的變化，我們根據(jù)這種變化，將關(guān)鍵詞分成3 大類:第1 類是詞頻相對(duì)穩(wěn)定型，如家蠅、煙草天蛾和殺蟲劑抗性等;第2 類是詞頻逐年增長(zhǎng)型，例如果蠅、P450 基因、棉鈴蟲、埃及斑蚊和家蠶等;第3 類是新增型，從無到有，例如小麥癭蚊、小菜蛾、褐飛虱、沙漠蝗、定量PCR、基因表達(dá)和Sf9 細(xì)胞等。

科技文獻(xiàn)是體現(xiàn)技術(shù)研究水平的載體，關(guān)鍵詞最能體現(xiàn)文獻(xiàn)的研究?jī)?nèi)容，關(guān)鍵詞的變化將在一定程度上反映出某個(gè)時(shí)間段技術(shù)研究的變化。在1999-2012年間，昆蟲細(xì)胞色素P450 的研究出現(xiàn)了以下趨勢(shì)和新的研究熱點(diǎn)。第一，研究對(duì)象擴(kuò)大化，不僅僅局限于果蠅等有限昆蟲物種，由原來的模式昆蟲果蠅向嚴(yán)重影響人們身體健康的衛(wèi)生害蟲(蚊類、蠅類)、給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來重大經(jīng)濟(jì)損失的農(nóng)業(yè)害蟲(棉鈴蟲、小麥癭蚊和煙粉虱等)以及經(jīng)濟(jì)昆蟲(家蠶)轉(zhuǎn)變，這些昆蟲成為新的研究對(duì)象;第二，研究層次的深化，研究?jī)?nèi)容從原來P450 酶的生物化學(xué)性質(zhì)(Warren and Gilbert，1986;Rose and Terriere，1980)、簡(jiǎn)單分子生物學(xué)向縱深發(fā)展。自1985年Feyereisen 等從家蠅中分離出第一個(gè)昆蟲P450 基因，便開始了昆蟲P450 分子水平上的研究(Feyereisen et al.，1989)，到上個(gè)世紀(jì)90年代末期達(dá)到小高潮，主要表現(xiàn)為昆蟲P450 基因的克隆及其表達(dá)規(guī)律研究(Wang and Hobbs，1995;Zhang and Scott，1996;Ranasinghe et al.，1997;Rose et al.，1997;Ranasinghe and Hobbs，1998;Scott et al.，1998;Li et al.，2001)，其后在2006年前后，深入到昆蟲P450 基因功能與調(diào)控的研究(Mao et al.，2007;Zhang et al.，2013);第三，研究由理論向?qū)嵺`拓展，正是由于前期昆蟲P450 蛋白和分子水平上大量研究成果的積累，人們的研究目光轉(zhuǎn)向科技成果的轉(zhuǎn)化應(yīng)用研究，如中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)研究所利用植物介導(dǎo)棉鈴蟲P450 基因RNA 干擾，獲得了含CYP6AE14 相應(yīng)序列的dsRNA 轉(zhuǎn)基因植物，當(dāng)棉鈴蟲進(jìn)食這種轉(zhuǎn)基因植物后，棉鈴蟲P450 基因的表達(dá)顯著降低，繼而致使棉鈴蟲生長(zhǎng)緩慢，發(fā)育受到抑制(Mao et al.，2007)，這為棉鈴蟲等農(nóng)業(yè)害蟲防治探索特異性更強(qiáng)且環(huán)境安全的新技術(shù)奠定基礎(chǔ)。

表1 基于Science direct 數(shù)據(jù)庫(kù)1999-2006年昆蟲P450 發(fā)表文章關(guān)鍵詞頻次分布Table 1 Statistical results of keyword frequency distribution of articles related to insect cytochrome P450 during 1999-2006 on the basis of Science direct database

表2 基于Science direct 數(shù)據(jù)庫(kù)2007-2012年昆蟲P450 發(fā)表文章關(guān)鍵詞頻次分布Table 2 Statistical results of keyword frequency distribution of articles related to insect cytochrome P450 during 2007-2012 on the basis of Science direct database

(續(xù)上表)

3 結(jié)論與討論

通過對(duì)近十多年來，在昆蟲細(xì)胞色素P450 研究領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外公開發(fā)表的中英文文獻(xiàn)進(jìn)行查詢，并按照文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)、關(guān)鍵詞詞頻法進(jìn)行分年度統(tǒng)計(jì)分析，為國(guó)內(nèi)在昆蟲細(xì)胞色素P450 的研究進(jìn)行回顧，分析現(xiàn)狀及所出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)變化，提出今后努力的方向和重點(diǎn)。從國(guó)內(nèi)外機(jī)構(gòu)、研究者所發(fā)表的英文文獻(xiàn)呈現(xiàn)出逐年增加的態(tài)勢(shì)，顯示出有關(guān)昆蟲細(xì)胞色素P450 的研究日益受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者、研究機(jī)構(gòu)的重視，研究的深度日益加深。研究的昆蟲種類由最早的模式昆蟲果蠅向衛(wèi)生害蟲、農(nóng)業(yè)害蟲、經(jīng)濟(jì)昆蟲等范圍擴(kuò)展;研究?jī)?nèi)容從原來P450 酶的生物化學(xué)性質(zhì)(Rose and Terriere，1980;Warren and Gilbert，1986)及簡(jiǎn)單分子生物學(xué)向基因組學(xué)等縱深發(fā)展;研究方向及重點(diǎn)由理論研究向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化應(yīng)用研究拓展。

研究技術(shù)對(duì)研究領(lǐng)域內(nèi)的方向、重點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生巨大的影響，近年來，分子生物學(xué)、基因組學(xué)技術(shù)發(fā)展較快，技術(shù)突破和成果較多，對(duì)各研究領(lǐng)域均產(chǎn)生了巨大影響，為了占據(jù)昆蟲細(xì)胞色素P450 研究制高點(diǎn)，必然需要加強(qiáng)對(duì)生物學(xué)的前沿技術(shù)研究和跟蹤。

人類自從知道蘇云金桿菌伴孢晶體對(duì)鱗翅目昆蟲具有毒殺作用而對(duì)哺乳動(dòng)物無毒，開發(fā)了很多生物制劑，多年來，一直停留在此階段。與此同時(shí)，世界先進(jìn)國(guó)家在分子生物學(xué)、基因組學(xué)上的突破，帶動(dòng)了對(duì)蘇云金桿菌伴孢晶體的研究，并成功獲得經(jīng)人工修飾的轉(zhuǎn)Bt 基因棉花品種推廣應(yīng)用。盡管存在一定的爭(zhēng)議，但無可厚非的是保障了棉花生產(chǎn)的穩(wěn)定和連續(xù)，也取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。這種模式、理念值得在昆蟲細(xì)胞色素P450 研究中借鑒。

昆蟲細(xì)胞色素P450 是一類廣泛存在的多功能代謝酶系，生理功能及其重要。在廣泛認(rèn)知其結(jié)構(gòu)與功能的基礎(chǔ)上，深入研究P450 的基因調(diào)控、抑制表達(dá)機(jī)制，獲得對(duì)昆蟲細(xì)胞色素的人工調(diào)控技術(shù)，進(jìn)而轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)基因植株研究，獲得高表達(dá)活性且穩(wěn)定遺傳的種質(zhì)資源。將成為眾多學(xué)者、研究機(jī)構(gòu)努力的方向和重點(diǎn)。

運(yùn)用文獻(xiàn)計(jì)量和關(guān)鍵詞計(jì)量分析的方法展示一個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的研究動(dòng)向，這是一項(xiàng)實(shí)證研究。進(jìn)行大工作量的數(shù)據(jù)檢索和處理，目的就是盡可能增加本文結(jié)論的可信度。雖然對(duì)大量文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的查詢非常認(rèn)真和嚴(yán)謹(jǐn)，但不可避免的會(huì)存在一定的局限性，比如時(shí)間跨度問題、文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)選擇及個(gè)別遺漏或者重復(fù)文獻(xiàn)等(梁立明和謝彩霞，2003)，但總體上能夠反映出國(guó)內(nèi)外在昆蟲細(xì)胞色素P450 研究的概況;利用科學(xué)合理的分析方法，亦能夠反映出其研究的動(dòng)態(tài)變化。文中對(duì)某些分析結(jié)果的認(rèn)識(shí)分析還僅僅停留在表象上，我們感興趣的也有科研指導(dǎo)意義的昆蟲細(xì)胞色素P450 前沿?zé)狳c(diǎn)領(lǐng)域分析，昆蟲細(xì)胞色素P450 論文的半衰期等等，是今后值得進(jìn)一步深入探討研究的問題。

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