昆虫抵御重金属胁迫的研究现状——基于Web of Science数据库文献的计量研究

文睿豪，张帅，朱芬

（华中农业大学利用昆虫转化有机废弃物湖北省国际科技合作基地，武汉 430070）

文献计量学是通过计量方法对相关主题文献进行统计分析的一种方法［1-3］。从文献学的角度出发，可以明确文献的热点领域、作者情况及出版物情况等，揭示学科发展现状和趋势［4-6］。通过文献计量分析，也利于研究人员更为全面地掌握学科情况，借鉴他人的经验、方法和模式，开展进一步研究［7-9］。

重金属污染已经成为突出的环境问题和公共卫生问题。首次《全国土壤污染状况调查公报》于2014年发布，调查显示中国土壤重金属污染问题突出。总的点位超标率为16.1%，主要污染物为镉、汞、砷、铅等［10］。2018年在第十三届全国人民代表大会常务委员会第六次会议上，湖南省花垣县血铅事件、江西省九江市镉米事件、河南省新乡市镉麦事件等重金属超标问题被点名［11］。重金属胁迫常导致生物氧化应激，这已经成为生物学领域重要的生理学和毒理学问题之一。严重的氧化应激导致自由基积累、脂质过氧化、蛋白质和核酸被氧化等问题，最终引发机体疾病、衰老，甚至死亡。重金属胁迫对昆虫会造成怎样的应激损伤，昆虫又如何抵御重金属胁迫，相关研究现状鲜见报道。本文开展了相关文献的计量研究，以期为人们更好地了解该领域的研究进展提供参考。

1 材料与方法

在Web of Science核心合集库中检索文献情况，将关键词“insect”“heavy metal”和“stress”放置在主题选项卡中，选择“and”连接，文献年限选择1900—2020年。标记所有检索结果，并将标记结果输出保存。输出时选择所有选项，导出文件时选择纯文本文件格式。

应用文献题录信息统计分析工具SATI对所保存的文本文件的格式进行转换，并保存在XML_SATI.xml文件中。对XML_SATI.xml文件中的文献题录信息进行分别提取和频次分析，并在Excel软件中绘制图表。同时，对XML_SATI.xml文件中的作者、关键词等信息进行提取、频次分析和矩阵构建，得到矩阵分析结果的Excel表。将该Excel表中的数据复制到UCINET软件中，并保存为“.##h”的格式文件。在NetDraw软件中打开保存的“.##h”文件，构建共现网络图，并进行网络图的美化。

2 结果与分析

2.1 文献关键词共现网络与热点研究领域

对昆虫造成氧化应激的关键词频次分析及共现网络结果见图1。研究的热点重金属类别包括镉（Cd）、锌（Zn）、铜（Cu）、铅（Pb），其分别出现84、31、28、21次。在机理探讨方面，应激（Stress）出现的次数达65次，主要检测的指标包括金属硫蛋白（Metallothionein）、谷胱甘肽（Glutathione）、热激蛋白（HSP）、抗氧化酶（Antioxidant enzyme）、谷胱甘肽S-转移酶（Glutathione S-transferase），它们出现的次数分别为29、15、15、12、10次。研究所涉及的昆虫出现频次较高的包含果蝇（Drosophila melanogaster）（21次）、中华蜜蜂（Apis cerana cerana）（16次）、Chironomus riparius（13次）、白符跳（Folsomia candida）（9次）、斜纹夜蛾（Spodoptera litura）（9次）、甜菜夜蛾（Spodoptera exigua）（9次）、舞毒蛾（Lymantria dispar）（7次）、跳虫（Orchesella cincta）（7次）、中华稻蝗（Oxya chinensis）（6次）、家 蝇（Musca domestica）（6次）。热点研究领域如表1所示，其中，生态环境科学占比为37.64%，其次为毒理学和生物化学分子生物学，占比均超过10%。

图1 从Web of Science核心合集检出的重金属对昆虫造成氧化应激的文献关键词共现网络

表1 热点研究领域

2.2 作者署名单位及文献作者共现网络

从作者来源的国家或地区分布来看，中国居榜首，为149篇，美国次之，为115篇，后续依次为波兰63篇、德国54篇、荷兰48篇、加拿大38篇、西班牙38篇、印度37篇、英国33篇、法国32篇。作者署名单位分析结果见图2。由图2可以看出，阿姆斯特丹自由大学、塞尔维亚贝尔格莱德大学、波兰雅盖隆大学、山东农业大学、葡萄牙里斯本大学占据了前五的位置。

图2 作者署名单位

发表的文章数量排位靠前的作者分别如下：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。由图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对共现网络的形成非常重要。排名前十的高被引论文分析如表2所示。Holmstrup等于2010年在期刊《Science of the Total Environment》上发表的论文被引用的年平均次数达33.33次；Gupta等于2010年在期刊《Life Sciences》上发表的论文被引用的年平均次数位居第二，为20.17次。

表2 1900—2020年排名前十的高被引论文信息 （单位：次）

图3 从Web of Science核心合集检出的重金属对昆虫造成氧化应激的文献作者共现网络

文章标注的项目资助见表3，资助项目数较多的国家或地区包括中国、美国、欧盟、波兰、巴西、葡萄牙、印度、加拿大、日本等。其中，中国和美国的项目资助数都超过了50项。

表3 文章标注的项目资助

3 小结与讨论

本研究发现，涉及镉、锌、铜、铅等重金属的文献较多。双翅目、膜翅目、鳞翅目、直翅目及跳虫等类别所涉及的种类多于其他类别昆虫。尽管中国资助项目较多，发表的文章也较多，但单个作者发表的文章总量并不占优势；中国的山东农业大学、山西大学、中国科学院、东北林业大学文献较多，但很多学者是独立开展研究，与其他单位合作的研究较少。统计的高被引论文中，中国学者的文章也较鲜见。

许多学者从金属硫蛋白、热激蛋白、谷胱甘肽、抗氧化酶等方面开展了昆虫如何抵抗重金属应激损伤的研究；但重金属对昆虫造成应激损伤的具体表现研究较少。除重金属浓度外，重金属带不同电荷、处理对象当时的生理状态等是否会影响应激损伤程度等方面鲜见报道。昆虫通过金属硫蛋白螯合重金属是最常见报道的解毒方式，也有涉及昆虫通过蜕皮进行排毒的报道，但这些重金属如何通过肠壁细胞抵达体壁，重金属积累在体壁的第几层等问题都尚待阐明。