昆蟲抵御重金屬脅迫的研究現狀
——基于Web of Science數據庫文獻的計量研究

文睿豪，張帥，朱芬

（華中農業大學利用昆蟲轉化有機廢棄物湖北省國際科技合作基地，武漢 430070）

文獻計量學是通過計量方法對相關主題文獻進行統計分析的一種方法［1-3］。從文獻學的角度出發，可以明確文獻的熱點領域、作者情況及出版物情況等，揭示學科發展現狀和趨勢［4-6］。通過文獻計量分析，也利于研究人員更為全面地掌握學科情況，借鑒他人的經驗、方法和模式，開展進一步研究［7-9］。

重金屬污染已經成為突出的環境問題和公共衛生問題。首次《全國土壤污染狀況調查公報》于2014年發布，調查顯示中國土壤重金屬污染問題突出。總的點位超標率為16.1%，主要污染物為鎘、汞、砷、鉛等［10］。2018年在第十三屆全國人民代表大會常務委員會第六次會議上，湖南省花垣縣血鉛事件、江西省九江市鎘米事件、河南省新鄉市鎘麥事件等重金屬超標問題被點名［11］。重金屬脅迫常導致生物氧化應激，這已經成為生物學領域重要的生理學和毒理學問題之一。嚴重的氧化應激導致自由基積累、脂質過氧化、蛋白質和核酸被氧化等問題，最終引發機體疾病、衰老，甚至死亡。重金屬脅迫對昆蟲會造成怎樣的應激損傷，昆蟲又如何抵御重金屬脅迫，相關研究現狀鮮見報道。本文開展了相關文獻的計量研究，以期為人們更好地了解該領域的研究進展提供參考。

1 材料與方法

在Web of Science核心合集庫中檢索文獻情況，將關鍵詞“insect”“heavy metal”和“stress”放置在主題選項卡中，選擇“and”連接，文獻年限選擇1900—2020年。標記所有檢索結果，并將標記結果輸出保存。輸出時選擇所有選項，導出文件時選擇純文本文件格式。

應用文獻題錄信息統計分析工具SATI對所保存的文本文件的格式進行轉換，并保存在XML_SATI.xml文件中。對XML_SATI.xml文件中的文獻題錄信息進行分別提取和頻次分析，并在Excel軟件中繪制圖表。同時，對XML_SATI.xml文件中的作者、關鍵詞等信息進行提取、頻次分析和矩陣構建，得到矩陣分析結果的Excel表。將該Excel表中的數據復制到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，構建共現網絡圖，并進行網絡圖的美化。

2 結果與分析

2.1 文獻關鍵詞共現網絡與熱點研究領域

對昆蟲造成氧化應激的關鍵詞頻次分析及共現網絡結果見圖1。研究的熱點重金屬類別包括鎘（Cd）、鋅（Zn）、銅（Cu）、鉛（Pb），其分別出現84、31、28、21次。在機理探討方面，應激（Stress）出現的次數達65次，主要檢測的指標包括金屬硫蛋白（Metallothionein）、谷胱甘肽（Glutathione）、熱激蛋白（HSP）、抗氧化酶（Antioxidant enzyme）、谷胱甘肽S-轉移酶（Glutathione S-transferase），它們出現的次數分別為29、15、15、12、10次。研究所涉及的昆蟲出現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）。熱點研究領域如表1所示，其中，生態環境科學占比為37.64%，其次為毒理學和生物化學分子生物學，占比均超過10%。

圖1 從Web of Science核心合集檢出的重金屬對昆蟲造成氧化應激的文獻關鍵詞共現網絡

表1 熱點研究領域

2.2 作者署名單位及文獻作者共現網絡

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

圖2 作者署名單位

發表的文章數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對共現網絡的形成非常重要。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》上發表的論文被引用的年平均次數達33.33次；Gupta等于2010年在期刊《Life Sciences》上發表的論文被引用的年平均次數位居第二，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昆蟲造成氧化應激的文獻作者共現網絡

文章標注的項目資助見表3，資助項目數較多的國家或地區包括中國、美國、歐盟、波蘭、巴西、葡萄牙、印度、加拿大、日本等。其中，中國和美國的項目資助數都超過了50項。

表3 文章標注的項目資助

3 小結與討論

本研究發現，涉及鎘、鋅、銅、鉛等重金屬的文獻較多。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。盡管中國資助項目較多，發表的文章也較多，但單個作者發表的文章總量并不占優勢；中國的山東農業大學、山西大學、中國科學院、東北林業大學文獻較多，但很多學者是獨立開展研究，與其他單位合作的研究較少。統計的高被引論文中，中國學者的文章也較鮮見。

許多學者從金屬硫蛋白、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激損傷的研究；但重金屬對昆蟲造成應激損傷的具體表現研究較少。除重金屬濃度外，重金屬帶不同電荷、處理對象當時的生理狀態等是否會影響應激損傷程度等方面鮮見報道。昆蟲通過金屬硫蛋白螯合重金屬是最常見報道的解毒方式，也有涉及昆蟲通過蛻皮進行排毒的報道，但這些重金屬如何通過腸壁細胞抵達體壁，重金屬積累在體壁的第幾層等問題都尚待闡明。