作者:邵子涵 周群(中国农业大学);袁建霞(中国科学院科技战略咨询研究院);赵静娟 串丽敏(北京市农林科学院)
蛋鸡育种作为现代畜禽种业的重要组成部分,不仅关乎全球食品安全与营养供给,也是农业科技创新与产业发展的重要驱动力。近年来,随着全球人口增长、消费结构升级以及健康意识的增强,蛋品需求持续增长,对蛋鸡育种技术提出了更高要求。在此背景下,国际蛋鸡育种领域呈现出多元化、科技化、国际化的发展态势,值得我们深入分析与探讨。本文基于Web of Science核心合集,以蛋鸡及相关育种技术为检索词,构建检索式,提取2012-2021年发表的SCI论文,结合人工判读,共检索到958条数据。利用InCites 与VOSviewer对该领域研究趋势、研究主体的表现及合作情况进行分析,同时采用CiteSpace对数据进行处理,通过关键词聚类、时间线图、突现词分布等,呈现该领域的研发布局、研究热点、新兴主题等,并对热点主题与关键技术进行深入解读,揭示领域研究发展态势。蛋鸡育种技术在2012-2016年间保持相对平稳发展态势,每年发文量在69~78篇(见图1)。在此期间,多使用全基因组关联育种技术和分子标记辅助育种技术对蛋鸡育种进行研究。也有学者对蛋鸡生产的影响因素进行研究,如热应激后基因型变异对蛋鸡生产性能的影响。
2017年以后发文量迅速提升,呈现持续增长态势,2021年发文量达到136篇。随着技术的进步,此阶段全基因组关联育种等技术仍发挥着重要的作用,同时,基因结构分析、基因组重测序、转录组分析等技术使用愈来愈广泛,并取得了良好的研究结果。发文量排名前10的国家中,中国以212篇位居榜首,美国(138篇)、德国(115篇)、英国(81篇)紧随其后,再次是荷兰(67篇)、波兰(56篇)。此外,还有加拿大、法国、意大利和巴西(见表1)。在排名前5的国家中,中国在发展前期与美国、德国等国家研究活跃度较为接近,自2016年以来,论文发表数量不断增加,反超美国和德国,连续6年论文发表量位居领域第一,且呈现上升趋势。此外,美国、德国、英国等国家近十年的论文发表量有所波动,但一直维持在一个相对稳定的活跃程度(见图2)。
图 2 蛋鸡育种技术论文产出TOP5国家发文趋势
中国近三年发文量占总发文量的47.17%,明显高于美国、德国、英国等国家,说明中国近三年在蛋鸡育种技术领域成长速度较快,发展势头良好。篇均被引次数较高的国家有法国(23.69次)、荷兰(18.61次)和美国(18.18次),CNCI指标较高的国家也为法国(1.99)、荷兰(1.58)和美国(1.34),而中国虽然是发文量最多的国家,但篇均被引频次和CNCI分别只有9.31次和0.98,且CNCI值略低于全球平均水平,说明中国在此领域的影响力相比法国、荷兰等国家还有一定的差距。此外, 结合国家国际合作论文数量占比与国内合作论文数量占比分析发现,国际合作占比高的国家相较于国内合作占比高的国家,其在篇均被引和CNCI方面的表现也较为突出。通过VOSviewer绘制国家合著网络(见图3),可以看出,美国与德国位于网络中心位置,中心度较高,与波兰、荷兰、加拿大、意大利等国家合作相对密切,中国中心度较低,与美国合作最为密切。图 3 2012-2021蛋鸡育种技术研究论文国家合著网络瓦格宁根大学暨研究中心以52篇位居首位。其次,中国农业科学院39篇、中国农业大学36篇,弗里德里希·洛夫勒研究所34篇,爱荷华州立大学33篇(见表2)。在论文量排名前10的机构中,中国占据第二、第三两个席位,可见,此两个机构是我国在此领域中发展较为领先的机构。
此外,在排名前10的机构中,哥廷根大学近三年的发文量占总发文量的百分比最多,达到62.96%,其次,德国霍恩海姆大学、中国农业大学和中国农业科学院近三年论文量占比也较多,分别为48.15%、41.67%和38.24%,说明这些机构近三年对此领域关注较多,进步较大。从篇均被引层面来看,法国国家农业食品与环境研究院篇均被引次数最多,为28.29次,瓦格宁根大学暨研究中心为17.81次,爱荷华州立大学为17.09次;从CNCI层面看,分值最高的仍是法国国家农业食品与环境研究院,达到2.33,其次是瓦格宁根大学暨研究中心,为1.50,说明这些机构所发表的论文对此领域的发展起着较为重要的推动作用,有着较为积极的影响。通过VOSviewer绘制出机构合著网络(见图4),爱荷华州立大学与美国海兰国际公司(Hy-Line International)合作次数最多,瓦格宁根大学暨研究中心、瑞典农业科学大学(Swedish University of Agricultural Sciences)、弗里德里希·洛夫勒研究所等机构与其他机构合作次数也较多,且相比之下,国外机构之间合作相对紧密,而国内机构与国外机构合作相对较少。图 4 2012-2021蛋鸡育种技术研究论文机构合著网络
2012-2021年蛋鸡育种技术全球研究布局重点聚焦7大主题,分别是:性状、表达、蛋品质、肠道微生物、蛋鸡、产蛋量和生长性能。其中,蛋鸡性状基因研究主题的主要关键词包括性状、选择、参数、关联、基因参数等,涉及到全基因组关联等关键育种技术。基因表达研究主题的主要关键词包括应变、识别、表达、基因、序列、分子特性等,与全基因组关联育种、分子标记辅助育种、分子(模块)设计育种等关键育种技术。蛋品质研究主题的主要关键词包括性能、蛋品质、房舍系统等。肠道微生物研究主题的主要关键词包括蛋白质、肠道微生物、肠道菌群、分子克隆、基因多样性等,涉及到分子育种等关键育种技术。蛋鸡研究主题的主要关键词包括免疫反应、致病性、免疫力、反应、DNA等。产蛋量研究主题的主要关键词包括产蛋量、基因表达、质量、数量性状座位、体重等,涉及到数量性状基因座挖掘等关键育种技术。生长性能研究主题的主要关键词包括基因型、生长性能、健康等,与全基因组关联等关键育种技术相关。图 5 2012-2021年蛋鸡育种技术全球研究布局
2012-2021年蛋鸡育种技术中国研究布局重点聚焦8大主题,分别是:基因表达、序列分析、蛋鸡、身体组成、动物模型、补充、禽戊型肝炎病毒和转录组分析。其中,基因表达研究主题的主要关键词包括表达、基因表达、蛋白质、基因型等。序列分析研究主题的主要关键词包括感染、序列分析、遗传进化分析、核苷酸序列等,涉及到分子标记辅助育种等关键育种技术。蛋鸡与身体组成研究主题与蛋鸡性状及的蛋的特征等相关,主要关键词包括识别、性能、身体组成、产蛋量等。动物模型研究主题的主要关键词包括性状、多态性、下丘脑、转录本等,涉及到分子标记辅助育种、基因编辑育种等关键育种技术。补充和禽戊型肝炎病毒研究主题涉及蛋鸡育种的相关微生物及相关疾病,主要关键词包括生长性能、胃肠道、遗传鉴定、马立克病毒等。转录组分析研究主题的主要关键词包括基因、多样性、转录组分析等,涉及到分子标记辅助育种、功能基因挖掘、数量性状基因座挖掘等关键育种技术。图 6 2012-2021年蛋鸡育种技术中国研究布局
与全球布局相比,中国与全球在蛋鸡育种领域都较为重视全基因组关联育种、分子标记辅助育种等关键技术,同时,全球与中国在蛋鸡的性状等方面也有较多研究。相比之下,中国应用功能基因挖掘、数量性状基因座挖掘等技术较多,应用技术种类相对广泛。分析结果显示,对蛋鸡性状、基因表达、蛋品质等方向的研究自2012年以来一直是学者关注的重点,且这些研究方向也具有较高的中心性;2013年出现感染、识别等关键词;对蛋鸡啄羽的研究在2014年首次出现,并一直活跃至2021年;从2015年开始,学者们开始对蛋鸡福利、基因型分析等研究方向产生关注;2016年,分子特性是研究人员较为关注的热点;序列分析在2017年受到关注;此外,自2019年出现以来,对蛋鸡肠道微生物的相关研究一直保持着一定的热度。
图 7 2012-2021年蛋鸡育种技术热点主题分布图 8 2012-2021年蛋鸡育种技术时间线图
结合时间线图与近十年关键词的突现分布情况(见图9),可见基因型、肠道微生物群、动物福利等是近三年学者重点关注的新兴研究方向。图 9 2012-2021年蛋鸡育种技术关键词突现图谱
通过以上梳理分析,可以看出,在蛋鸡育种领域,全基因组关联分析、基因组选择、基因型、遗传参数、分子标记辅助育种、功能基因挖掘、数量性状基因座挖掘等是应用较为广泛的技术。
其中,全基因组关联分析是重要的育种技术之一,尤其在高密度的单核苷酸多态性(SNP)面板的出现后,通过利用全基因组连锁不平衡,推动了此技术的相关研究。研究者多使用全基因组关联分析探究基因中的相关位点,发现对蛋鸡特征、鸡蛋品质、产蛋量等有效的基因,从而在遗传层面上改善蛋鸡特征、提高鸡蛋质量,增加产蛋量。其次,在过去十年中,随着DNA测序技术的快速发展与下一代测序技术的出现,使得基因组测序在蛋鸡育种中发挥着越来越重要的作用。此技术多应用于基因组预测、分析蛋鸡疾病、检测相关病毒等方面,对于提高基因组预测能力、保障蛋鸡健康等方面起着十分积极的影响。此外,也有学者通过基因组扫描、基因序列、基因座、遗传估计、转录组等对蛋鸡育种进行研究。方法虽然多样,但都是以改善相关性状或蛋鸡福利为目的,选择合适的技术进行探索。在蛋鸡育种领域,2012-2021年期间,前五年发展相对较为平稳,后五年发展较快,对此贡献较大的是中国。
在主要的研究主体中,中国、美国、德国、英国、荷兰是主要的研究国家,中国发文量最多,为212篇,且近三年发文量约占总发文量的50%,有继续增长的态势;但在篇均被引、影响力及合作情况方面,中国与其他发文量排名较前的国家还存在一定的差距。此外,瓦格宁根大学、中国农业科学院、中国农业大学、弗里德里希·洛夫勒研究所、爱荷华州立大学是主要的研究机构。在发文量前5的机构中,有两个机构来自中国,但在篇均被引和影响力方面仍不及其他研究机构,且在合作层面与其他国家的合作相对较少。通过主题聚类,可以了解到,全球与中国研究布局相似,都对蛋鸡特征、蛋品质、蛋鸡健康、基因表达等较为重视,都对全基因组关联育种、分子标记辅助育种等关键技术应用较广,相比之下,中国还较多的应用功能基因挖掘、数量性状基因座挖掘等技术。通过对主题解读,可以发现,蛋品质、蛋鸡的性状特征、基因表达、基因分析等是该领域的热点主题,基因型、肠道微生物群、动物福利等是近几年该领域的新兴主题。此外,全基因组关联分析、基因组测序、分子标记辅助育种、功能基因挖掘、数量性状基因座挖掘等是该领域的关键育种技术,研究者常通过这些关键技术,探究基因有效位点,改善蛋鸡相关性状,保障蛋鸡健康发育,从而推动蛋鸡育种技术的进步。