基于情报分析工具的“信息技术在棉花抗病育种领域”应用发展态势分析

杨兰伟，胡春芳，李 敏

（河北省农林科学院农业信息与经济研究所，河北 石家庄 050051）

在农业生物技术、农业信息技术、先进设施与装备技术等高新技术的引领和促进下，我国已成功育成了转基因抗虫棉等1批高产优质农作物新品种。应用现代信息技术开发抗病育种专用设备，提高作物抗病育种技术水平，可以加快我国现代农业科技进程，提高我国农业可持续发展的能力。运用情报分析工具，对公开发表的文献从研究热点、研究机构、研究现状与进展、发展前景等方面进行系统分析，旨为信息技术在棉花抗病育种领域发展方向提供参考。

1 材料与方法

1.1 数据来源

基于CNKI数据库发表的期刊论文、会议论文和博硕论文文献，检索时间为2017年4月，选择起始时间为2000～2016年，检索式为：SU＝（‘棉花’） *（‘育种’+‘自交’+‘种质资源’+‘品种’+‘回交’+‘引种’+‘杂交’+‘染色体’+‘多倍体’+‘杂种优势’+‘考种’） *（‘模块’+‘高通量’+‘芯片’+‘测序’+‘遥感’+‘信息系统’+‘信息技术’+‘基因编辑’+‘分子标记’+‘计算机’+‘软件’+‘云计算’+‘传感器’+‘图像’+‘模型’+‘可视化’+‘数据库’+‘平台’+‘数据挖掘’+‘远程诊断’+‘智能’+‘决策支持’+‘知识库’+‘自动化’+‘网络’+‘大数据’+‘物联网’+‘数字’+‘多媒体’+‘地理信息’+‘3S’+‘神经网络’+‘生物信息’+‘数据采集’） *（‘抗病’+‘病’）。检索到文献共计560篇，通过去除无效和重复文献的清洗步骤，最终获得文献共计334篇，作为分析样本。

1.2 研究方法

运用Excel软件、汤森路透TDA工具和CiteSpaceⅢ工具对样本进行系统分析。（1）运用Excel软件对样本进行定性分析。项目包括年度载文量、作者发文量、研究机构、地区分布、研究领域等。（2） 运用汤森路透TDA工具，对样本进行多角度的数据挖掘和可视化全景分析。（3） 运用CiteSpaceⅢ工具探测出某一领域的热点主题及其演进过程。

2 信息技术在棉花抗病育种领域应用发展态势分析

2.1 年度发文量的变化趋势分析

2.1.1 年度载文量变化趋势 2000～2016年信息技术在棉花抗病育种应用的总发文量为334篇，总体呈波动增长趋势，其中2005年、2008年和2014年分别达到波峰，且2014年发文量最多（图1）。

图1 2000～2016年关于信息技术在棉花抗病育种应用文献的载文量Fig.1 Paper quantities of information technology in cotton disease resistance breeding from 2000 to 2016

2.1.2 主要作者发文量分析 2000～2016年关于信息技术在棉花抗病育种应用领域发表文献最多的作者是马峙英[5～9]，发文量达到了 16 篇；其次是张桂寅[6～9]、王省芬[7～9]、张天真[10，11]等 （图 2）。河北农业大学的马峙英、张桂寅、王省芬关于信息技术在棉花抗病育种应用方面的研究主要集中在棉花枯萎病或黄萎病基因克隆、分子标记、遗传多样性分析等方面[5～9]，如王省芬[8]等2008年在《棉花学报》发表了《黄萎病菌诱导下陆地棉抗病品种SSH文库的构建》。南京农业大学的张天真团队关于信息技术在棉花抗病育种应用方面的研究主要集中在棉花黄萎病基因克隆、分子标记、遗传变异等方面[10，11]。

图2 2000～2016年关于信息技术在棉花抗病育种应用的文献作者发文量Fig.2 Paper quantities from main authors on information technology in cotton disease resistance breeding from 2000 to 2016

2.1.3 不同研究机构发文量分析 2000～2016年我国信息技术在棉花抗病育种应用方面的文献数量较少，这方面的研究仍处于起步探索阶段。研究机构主要集中在科研院所、高校等，且产出差距较大。中国农业科学院、南京农业大学和河北农业大学在此期间发表此类文献数量分别为61、46和39篇（图3）。数据显示，我国关于信息技术在棉花抗病育种应用方面的研究正在向高校明显集中，为保证学术研究能够持续为信息技术在棉花抗病育种应用方面提供有价值的成果，还需要进一步加强学术研究合作方面的管理，鼓励多领域、多部门研究者之间开展合作研究，一起攻克关键问题。

2.1.3.1 中国农业科学院研究领域分析。中国农业学院关于信息技术在棉花抗病育种应用领域的研究主要集中在以下5个方面：（1）关于转录组测序方面的研究，如王春晖[12]的《陆地棉抗病自交系在黄萎病菌诱导下的转录组测序研究》；（2） 关于QTL定位方面的研究，如梁燕[13]的《早熟陆地棉染色体片段代换系的构建及QTL初步定位》；（3） 关于遗传多样性方面的研究，如陈光[14]的《我国陆地棉基础种质及其衍生品种的遗传多样性》；（4） 关于SSR标记方面的研究，如张杰[15]的《棉花种间渐渗系外源渐渗成分的特征SSR位点及农艺性状分析》；（5） 关于基因克隆方面的研究，如李彩红[16]的《棉花黄萎病菌致病相关基因VdMFS1的克隆与分析》。

2.1.3.2 南京农业大学研究领域分析。南京农业大学关于信息技术在棉花抗病育种应用领域的研究主要集中在以下4个方面：（1） 关于模型方面的研究，如张怀志[17]的《基于知识模型的棉花管理决策支持系统的研究》；（2） 关于基因组转录谱分析方面的研究，如缪卫国[18]的《转hpa1Xoo基因棉花抗病虫防卫反应与全基因组转录谱分析及棉花角斑病菌hpaXm基因的功能》；（3） 关于分子标记方面的研究，如杨昶[19]的《棉花抗黄萎病基因分子标记定位研究》；（4）关于遗传图谱方面的研究，如兰倩倩[20]的《陆地棉和达尔文氏棉种间遗传图谱构建及优异材料创制》。

2.1.3.3 河北农业大学研究领域分析。河北农业大学关于信息技术在棉花抗病育种应用领域的研究主要集中在以下3个方面：（1） 关于遗传多样性方面的研究，如庞朝友[21]的《棉花种间杂交种质创新效果及其遗传多样性研究》；（2） 关于基因克隆方面的研究，如张书玲[22]的《黄萎病菌诱导下海岛棉全长cDNA文库构建与抗病相关基因克隆》；（3）关于分子标记方面的研究，如王省芬等[23]的《海岛棉品种抗黄萎病基因SSR标记的验证及克隆》。

图3 2000～2016年关于信息技术在棉花抗病育种应用方面发文较多的机构Fig.3 Institutions with more literatures on the application of information technology in cotton disease resistance breeding from 2000 to 2016

2.1.4 不同地区发文量分析 2000～2016年信息技术在棉花抗病育种应用方面的研究中，北京市的发文量最多，为67篇，占全部发文量的20.1%，居全国第1位；其次是江苏、新疆和河北，发文量分别为52、43和41篇；湖北、山东、河南和浙江等地区发文量均＜30篇（图4）。数据显示，我国在棉花抗病育种应用领域研究呈现区域的不均衡性，这与区域种植结构有很大关系。

图4 2000～2016年不同地区关于信息技术在棉花抗病育种应用研究的发文量Fig.4 Papers quantities in different regions on the application of information technology in cotton disease resistance breeding from 2000 to 2016

2.2 核心文献的被引与引证分析

2000～2016年信息技术在棉花抗病育种应用方面的研究单篇被引频次最高的是高玉千[4]发表的《棉花抗黄萎病基因的QTL定位》 （刊登在2003年的《棉花学报》），被引频次为175次；单篇被引频次第2位的是杜威世[5]发表的《棉花黄萎病抗性基因SSR标记研究》 （刊登在2004年《西北农林科技大学学报（自然科学版）》，被引频次为124次。被引频次最高的前20篇论文分别刊登在《棉花学报》 《西北农林科技大学学报（自然科学版）》 《中国农业科学》《河南农业科学》 《分子植物育种》 《中国棉花》《遗传学报》 《科学通报》8种刊物上。其中，《棉花学报》是刊登发表高被引论文最多的期刊，共计8篇；其次是《分子植物育种》和《中国农业科学》。高被引论文研究领域主要集中在基因定位、分子标记、遗传多样性、决策支持系统等方面，应加强芯片技术、高通量技术、遥感技术应用等领域的研究。

2.3 应用CitespaceⅢ分析关于信息技术在棉花抗病育种应用方面研究热点及发展趋势

2.3.1 热点关键词分析 通过对2000～2016年信息技术在棉花抗病育种应用方面研究的文献进行分析得出，黄萎病、分子标记、QTL、SSR、枯萎病、遗传多样性、棉花黄萎病、基因克隆、遗传图谱等关键词出现的频次分别为 92、38、37、31、24、18、16、16 和8次，远高于其他关键词出现的频次，属于高频关键词（图5）。充分体现了这些高频词在“信息技术在棉花抗病育种领域应用”领域的高关注度，且说明研究热点是枯萎病或黄萎病等方面的分子标记、遗传多样性等。

图5 关于信息技术在棉花抗病育种应用方面各关键词的聚类图Fig.5 Clustering diagram of key words in application of information technology in cotton disease resistance breeding

2.3.2 前沿趋势分析 时区视图可以从时间维度上体现文献关键词等方面的热点及趋势。2000～2010年黄萎病、枯萎病、分子标记、遗传多样性、QTL、SSR等高频关键词表明，信息技术在棉花抗病育种领域应用研究主要集中在分子标记、遗传多样性等方面；2011～2016年的热点关键词是黄萎病菌、抗病基因、遗传图谱等，表明此领域研究主要集中在抗病基因及遗传图谱等方面（图6）。

图6 关于信息技术在棉花抗病育种应用方面各关键词的时区视图Fig.6 Time zone view of key words in the application of information technology in cotton disease resistance breeding

3 结论与讨论

通过对2000～2016年信息技术在棉花抗病育种应用方面相关研究论文进行汇总与分析，可以看出，该领域呈现以下发展趋势和特点：（1）信息技术在棉花抗病育种领域应用方面的相关论文较少，仍处于起步探索阶段。2000～2016年呈波状增长趋势，但增速较缓慢；（2） 关于信息技术在棉花抗病育种应用方面相关论文数量排名前10位的机构为高校或科研院所，且具有优势地位；（3）北京、江苏、新疆、河北等地区信息技术在棉花抗病育种领域应用研究的主要关注地区，且区域之间发展不平衡；（4）文献发表主要集中在《中国农业科学学报》 《南京农业大学学报》 《河北农业大学学报》 《新疆农业大学学报》《华中农业大学学报》 《棉花学报》等；（5）目前信息技术在棉花抗病育种应用领域主要集中在遗传分析、基因标记等方面，关于芯片技术、高通量技术、遥感技术应用还较少。

在今后的研究过程中，一方面，应加快信息技术在棉花抗病育种领域应用的发展，注重成果的产出；另一方面，利用多种信息技术对棉花抗病育种进行系统研究。