基于RNA-seq 技术鱼类转录组学研究的文献分析

胡安东，张明洋，程振涛，姜海波，文明

（1.贵州大学动物科学学院，贵州 贵阳 550025；2.贵州大学动物疫病研究所，贵州 贵阳 550025；3.贵州省动物疫病与兽医公共卫生重点实验室，贵州 贵阳 550025）

转录组学（Transcriptomics）是从RNA 水平上研究特定细胞或组织中基因转录情况及其转录调控规律的科学[1]；转录组是特定细胞或组织所能转录出来的所有RNA 的总和[2]，包括信使RNA、核糖体RNA、转运RNA 和非编码RNA[3]，是连接基因组遗传信息与蛋白质组生物功能的纽带。转录组研究能够获得某一物种特定组织或器官在某一状态下的几乎所有转录本信息，在基础研究、临床诊断和药物研发等领域得到广泛应用。因此，转录组学是目前研究最多、应用最广的方向之一[4,5]。

随着现代分子生物学和仪器设备的发展，转录组学研究手段也不断革新，从最初的微阵列技术到基因表达标签测序技术，再到目前的高通量测序技术即RNA-Seq 技术。RNA-Seq 技术是一种基于Illumina 高通量测序平台的转录组测序技术，能够在单核苷酸水平上检测任意物种的整体转录活动，在分析转录本的结构和表达水平的同时，还能发现未知转录本和稀有转录本，精确地识别可变剪切位点以及编码序列单核苷酸多态性（cSNP），提供最全面的转录组信息[6]。RNA-Seq 技术推动了生命科学领域的变革，使对生物进行细致全貌的分析成为可能[7,8]，近年来已广泛应用于鱼类研究中[9-16]。

鱼类是最古老的脊椎动物，栖居在地球所有的水生环境中，包括从淡水的溪流、湖泊到咸水的海洋。鱼肉营养丰富，味道鲜美，易被人体消化吸收，是人们最喜爱的动物性食品之一。因此，鱼类研究历来深受重视，并较早地开展了鱼类转录组学研究，取得了卓有成效的业绩。本文拟通过文献检索基于RNA-Seq 技术鱼类转录组学研究文献，分析鱼类转录组学研究趋势，为今后鱼类转录组学研究提供借鉴。

1 材料与方法

所检索的研究文献来源于美国科学情报研究所（ISI）Web of Science（WOS）核心数据库（http://apps.webofknowledge.com），检索主题词为“RNA-Seq”and“fish”，检索语言类型为“English”，检索文献类型为“Article”，检索时间跨度为2010.01.01 至2018.12.31。统计分析软件采用CitespaceV 和VOSviewer 可视化软件，统计数据信息包括文献题目、作者、关键词、摘要、参考文献等，分析指标中心性（节点在网络中重要性的体现）包括论文发表数量、文献提供国家与机构分布、高产作者及高频次关键词等。

2 结果与分析

2.1 研究论文发表数量

通过Web of Science 核心合集数据库检索，结果发现2010—2018 年收录有关基于RNA-Seq 技术鱼类转录组学研究文献687 篇，其中2010—2018年每年发表的篇数分别为5 篇、6 篇、22 篇、38 篇、58 篇、118 篇、120 篇、151 篇和169 篇，逐年递增，尤其2014 年之后，数量快速提升（图1），说明RNA-Seq 技术在鱼类转录组研究中得到了广泛的应用。

2.2 论文发表国家及机构分布

经统计发现，发表基于RNA-Seq 技术鱼类转录组学研究文献分布在31 个国家1017 个机构，其中前20 个国家发表论文数量占发表论文总数的96.2%，而中国、美国和德国占据前三名，分别发表论文246 篇、169 篇和54 篇，说明这三个国家是鱼类转录组学领域的主要研究力量。但从研究文献中心性来看，中国发表论文的中心性仅为0.06（排名第六），而美国（0.57）、澳大利亚（0.22）和德国（0.16）位列前三名（图2），说明我国有关基于RNA-Seq 技术鱼类转录组学研究文献在国际网络图谱中的链接作用较小。

在发表基于RNA-Seq 技术鱼类转录组学研究文献的1017 个机构中，前20 个机构共发表研究论文653 篇，占研究论文发表总量的95.1%（图3），其中美国奥本大学、中国水产科学研究院和上海海洋大学分居前三位，且在前二十的机构中，中国占9所，说明在鱼类转录组学领域中，中国有强大的研究团队和出色的研究能力。

2.3 研究文献作者分布

表1 发表鱼类转录组学研究文献的高产作者一览表（前10 位）Tab.1 Top 10 authors in publications on fish transcriptomics

汇总发现，发表文献数量最多前10 位作者总计发表论文数量为138 篇，占研究论文发表总量的20.0%（表1），其中青岛农业大学LI CHAO 教授、美国奥本大学LIU ZHANJIANG 教授和中国海洋大学LIU SHIKAI 教授，分别占研究论文发表的前三甲。LI CHAO 教授主要从事水生动物免疫学研究，尤其是鱼类黏膜免疫屏障抗菌机制研究，还涉及群体遗传学、分子生态学及宏基因组学等相关领域[17]；LIU ZHANJIANG 教授主要从事鱼类分子遗传学与生物技术研究，特别是鱼类分子遗传和基因组学研究，在鲶Parasilurus asotus 和斑点叉尾鮰Ictalurus punctatus 遗传育种研究上取得了卓越成绩[18-20]；LIU SHIKAI 教授发文主要在水产动物基因组学、转录组测序分析、分子标记开发、高密度芯片构建、重要经济性状精细遗传解析和基因组选择育种等领域的工作[21-24]。

2.4 论文收录期刊及高引论文分布

经统计发现，在发表基于RNA-Seq 技术鱼类转录组学研究的687 篇文献中，共有194 种期刊录用，其中前20 期刊收录的研究论文数量为405 篇，占研究论文发表总量58.9%，占前三位的期刊分别是BMC GENOMICS、PLOS ONE 和FISH &SHELLFISH IMMUNOLOGY，录用论文数量分别是66 篇、62 篇和48 篇（图4）。

经高引论文分析发现，发表在CELL 的关于lincRNAs 在鱼类胚胎发育中功能研究论文，被引次数达533 次，名列第一高引论文；发表在Nature Genetics 的关于比目鱼全基因组测序分析研究论文，被引次数为239 次，名列第二高引论文；发表在GENOME RESEARCH 的关于无参考基因组物种测序技术优化策略研究论文，被引次数为236 次，名列第三高引论文。

2.5 研究论文关键词聚类

采用VOSviewer 可视化软件对检索的687 篇研究文献高频次关键词进行分析，结果发现频次大于70 次的关键词有20 个，分别是unigene（单个基因）、infection（感染）、evolution（进化）、immunity（免疫）、SNP（单核苷酸多态性）、cell（细胞）、immune system（免疫系统）、genome（基因组）、exposure（暴露）、stress（胁迫）、KEGG（KEGG 数据库,京都基因和基因组百科全书，Kyoto encyclopaedia of genes and genomes，KEGG）、treatment（处理）、enrichment analysis（富集分析）、marker（标记）、environment（环境）、DEG（差异表达基因differentially expressed gene）、trait（性状）、male（雄性）、sex（性别）和pathogen（病原）。综合研究文献发现，鱼类转录组学研究主要集中在以下5 个方向，即转录组注释、新转录本鉴定、转录后修饰（RNA 剪接）、单核苷酸多态性鉴定和转录水平量化。

3 讨论

从2010—2018 年近十年间，WOS 核心数据库中检索发现，随着转录组学技术革新进程，鱼类转录组学研究热度和关注度不断提高，有关鱼类转录组学研究文献数量呈逐年快速增长态势；中国、美国和德国是鱼类转录组学领域研究的主要国家，美国奥本大学、中国水产科学研究院和上海海洋大学是该领域研究最多的科研机构，BMC GENOMICS、PLOS ONE 和FISH &SHELLFISH IMMUNOLOGY是录用和发表鱼类转录组学研究论文最多的期刊，LI CHAO、LIU ZHANJIANG 和LIU SHIKAI 是发表鱼类转录组学研究文献数量前三位的作者，取得较大成绩和享有较高知名度，引领着鱼类转录组学的研究发展。

科学文献引证分析是确定领域研究基础的有效方法，而关键词是论文研究内容的高度概括与集中描述。通过比对分析发现，在有关鱼类转录组学研究中，高频关键词主要集中在转录组注释、新转录本鉴定、转录后修饰（RNA 剪接）、单核苷酸多态性分析和转录水平量化等。这些分析结果为今后鱼类转录组研究提供了有益的参考。

RNA-Seq 技术的广泛应用还不到10 年，随着分子生物学研究不断发展，RNA 测序技术的瓶颈问题越来越少。以往RNA-Seq 技术主要针对成熟、具ploy-A 尾的mRNA 进行转录组研究，而目前科技工作者已转向对mRNA 以外的RNA 研究，包括总RNA、pre-mRNA 以 及 ncRNAs（miRNA、siRNA、piRNA、snoRNAs、snRNA、lncRNA 和circRNA）。相信随着RNA-Seq 技术的不断发展和测序成本的不断降低，鱼类转录组学将会有更加深入的研究和发现。