張國興，董剛輝，李錫智，王雅春*

（1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，北京100193；2.北京首農(nóng)畜牧發(fā)展有限公司，北京100029）

CiteSpace軟件分析反芻動物胃腸道微生物研究科技論文的圖譜

張國興1，董剛輝2，李錫智2，王雅春1*

（1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，北京100193；2.北京首農(nóng)畜牧發(fā)展有限公司，北京100029）

為了解反芻動物胃腸道微生物研究領(lǐng)域的研究歷史，作者通過Web of Science數(shù)據(jù)庫查找得到1940年到2017年2月20日為止6 372篇該領(lǐng)域的文獻，通過CiteSpace軟件分析其參考文獻、關(guān)鍵詞、作者、機構(gòu)等元素，挑選重要的文獻進行仔細閱讀、分析、歸納和總結(jié)，展示該領(lǐng)域的研究方法發(fā)展史、研究內(nèi)容發(fā)展史以及當(dāng)前的研究熱點。微生物研究方法在不斷進步，人們對反芻動物胃腸道微生物的認識也越來越深入，研究者們不僅探究胃腸道微生物于宿主消化的意義，也開始發(fā)掘與宿主健康、生理、生產(chǎn)性狀的直接聯(lián)系。對于如何開展反芻動物胃腸道微生物的相關(guān)研究，建議全面收集相關(guān)研究信息、謹慎選擇研究方法、有選擇地研讀科技文獻。

反芻動物；胃腸道微生物；Cite Space

胃腸道微生物與人類的免疫、健康長壽、生理狀態(tài)等密切相關(guān)，因此越來越受到人們的重視[1-2]。胃腸道微生物對反芻動物尤為重要，與單胃動物不同，反芻動物擁有龐大的前胃，其中瘤胃內(nèi)微生物可降解纖維素，產(chǎn)生宿主能夠利用的短鏈脂肪酸，可以利用非蛋白氮合成菌體蛋白供宿主利用，還能合成一些重要的維生素。瘤胃微生物總量約為反芻動物宿主細胞數(shù)量的100倍[3]。這些微生物與反芻動物的生產(chǎn)表現(xiàn)和健康息息相關(guān)[4]。反芻動物胃腸道微生物最早是動物營養(yǎng)相關(guān)領(lǐng)域研究的范疇，但是隨著研究方法的進步和研究內(nèi)容的深入，人們發(fā)現(xiàn)反芻動物胃腸道微生物的意義不僅在于飼料消化，還與許多生產(chǎn)性能相關(guān)，因此吸引了越來越多研究者的關(guān)注。

CiteSpace作為科學(xué)文獻知識圖譜分析軟件，是在文獻計量學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種文獻分析技術(shù)，特色是繪制科學(xué)知識圖譜，可視化顯示知識資源及其關(guān)聯(lián)。CiteSpace主要用4個指標(biāo)來衡量文獻的重要性，即Citation Counts、Bursts、Centrality、Sigma，分別解釋為被引頻次、引文突發(fā)性、中心度、中介中心性。Citation Counts即累計被引頻次，它僅表示在領(lǐng)域內(nèi)被引的頻次，在CiteSpace的可視化圖譜中其數(shù)值與節(jié)點圓大小呈正比；Bursts較高的文獻，表示該文獻在某一個確定時間段內(nèi)被大量引用，在CiteSpace的可視化圖譜中，這樣的文獻會用紅色中心標(biāo)示；Centrality和Sigma都衡量了這篇文獻在該領(lǐng)域知識結(jié)構(gòu)中的重要性，Centrality和Sigma較高的文獻，是整個引文網(wǎng)絡(luò)不可或缺的關(guān)聯(lián)結(jié)點，在CiteSpace的可視化圖譜中會用紫色外環(huán)標(biāo)示[5]。Citation Counts、Bursts、Centrality、Sigma值 較 高的文獻，在學(xué)科發(fā)展過程中作用較大，是學(xué)科的基礎(chǔ)。

為了幫助同行了解反芻動物胃腸道微生物領(lǐng)域的研究概況，以便更加細致、全面地去設(shè)計試驗，作者于2017 年2月20日在SCI 數(shù)據(jù)庫中以“Topic: （"16S r*NA" or Microbi* or Metagenom*or Micro*Rganism）AND Topic: （Cow or Cattle or Beef or Dairy or Rumina*）AND Topic :（Rumen or Gastrointest* or Bowel or Gut or Gastric or Fec*or Intestin* or Enteric or Excrement or Faeces）”為檢索式，共檢索到6 372 條文獻數(shù)據(jù)，其中，引文記錄總計123 942 條；再借助CiteSpace來對這些科技文獻進行分析，分析的基本數(shù)據(jù)單元包括參考文獻、關(guān)鍵詞、作者、機構(gòu)，從而篩選重要文獻進行閱讀和總結(jié)。本文綜述了該領(lǐng)域研究內(nèi)容和方法的發(fā)展史、研究熱點、研究主體，并提供一些研究建議。

1 研究歷史分析

1.1 反芻動物胃腸道微生物研究的國際發(fā)文量分析如圖1所示，該領(lǐng)域在1954年發(fā)表了第1篇文獻，1954—1990年，平均每年發(fā)文量約2篇（圖1中未顯示）。1990—2005年，發(fā)文量處于緩慢增長時期；2005年以后，發(fā)文量快速增長；2016年發(fā)文量已達556篇。

1.2 對反芻動物胃腸道微生物區(qū)系結(jié)構(gòu)的探索 圖2是CiteSpace生成的胃腸道微生物領(lǐng)域高被引文獻按照時間排序的共被引網(wǎng)絡(luò)知識圖譜，每一個節(jié)點都是在本領(lǐng)域被引用次數(shù)較高的文獻；連線代表共被引關(guān)系，線越粗，共被引次數(shù)越高。圖2中，共有243篇文獻和485條連線，標(biāo)出名字的文獻是被引次數(shù)最高的4篇。被引頻次最高的5篇文獻的詳細信息如表1所示。被引頻次較高的文獻對該領(lǐng)域研究進展貢獻較大，是該領(lǐng)域的學(xué)科基礎(chǔ)，主要探討了領(lǐng)域內(nèi)重要的分析方法，也探索了反芻動物胃腸道重要的微生物群體，進而完善反芻動物胃腸道微生物的組成結(jié)構(gòu)信息。

圖1 反芻動物胃腸道微生物研究國際年發(fā)文量

圖2 反芻動物胃腸道微生物領(lǐng)域文獻共被引網(wǎng)絡(luò)知識圖譜

在體外分離培養(yǎng)和發(fā)酵活動研究的時代，完整地闡釋反芻動物胃腸道微生物區(qū)系結(jié)構(gòu)幾乎是不可能的，只能分離、培養(yǎng)和研究可培養(yǎng)的微生物，如瘤胃球菌屬、甲烷細菌屬和丁酸弧菌屬等[6]。甲烷不能被反芻動物利用，如瘤胃中產(chǎn)甲烷菌較多，將會造成飼料利用效率下降；如果甲烷排放到大氣中，會加重溫室效應(yīng)；產(chǎn)甲烷菌成為后續(xù)研究的焦點。后腸是發(fā)酵產(chǎn)生甲烷的重要場所，Stewart[7]對后腸微生物的闡釋具有重要意義；Janssen等[8]提出古細菌主要是由產(chǎn)甲烷菌組成的（被引頻次104）；Hook等[9]總結(jié)了古細菌和后腸道微生物是主要的產(chǎn)甲烷微生物。Stevenson等[10]認為瘤胃微生物主要是由普氏菌屬（42%～60%）和其他稀有菌屬（少于1%）構(gòu)成（被引頻次135），這種瘤胃微生物區(qū)系結(jié)構(gòu)的闡釋是不夠完全的。近年發(fā)現(xiàn)，瘤胃微生物主要由細菌、真菌、原蟲、古細菌組成[11]。Brulc等[12]發(fā)現(xiàn)細菌占到所有微生物的95%。目前高通量測序技術(shù)用于胃腸道微生物區(qū)系結(jié)構(gòu)的闡釋進展很快，Jami等[13]研究肉牛瘤胃微生物區(qū)系結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，瘤胃微生物細菌界中厚壁菌門、擬桿菌門、變形菌門、放線菌門和軟壁菌門分別占42%、51%、5.21%、0.87%和0.68%，而其他細菌非常少，且個體間瘤胃細菌區(qū)系組成結(jié)構(gòu)只有51%的相似度。DeOliveira等[14]用高通量測序技術(shù)研究了巴西內(nèi)羅爾（Nelore）閹牛整個胃腸道（前胃、小腸及大腸）的微生物區(qū)系，發(fā)現(xiàn)胃腸道不同區(qū)段的微生物區(qū)系結(jié)構(gòu)存在很大差異，但是厚壁菌門、擬桿菌門、浮霉菌門和螺旋體屬是3個區(qū)段共有的細菌。當(dāng)下，胃腸道微生物區(qū)系結(jié)構(gòu)的個體差異及影響因素引起研究者關(guān)注，區(qū)系結(jié)構(gòu)的探索也更加細致。有的研究對瘤胃液進行過濾，只研究瘤胃液的液相或者固相中的微生物；有的將液相和固相中微生物混在一起研究。研究表明，瘤胃液固相中的微生物群是瘤胃液中一個重要的、特殊的微生物群體，尤其對研究飼料的微生物消化過程具有重要意義，例如Brulc等[12]對固體纖維上的微生物進行了研究，發(fā)現(xiàn)飼料進入瘤胃后，最先在飼料上定植的是能夠降解支鏈多糖的微生物，這些微生物很難去降解纖維素（被引頻次109）。

表1 反芻動物胃腸道微生物領(lǐng)域被引頻次排前5的文獻

1.3 研究方法的縱向分析 反芻動物胃腸道微生物研究離不開一些基本的營養(yǎng)學(xué)分析方法以及原則，如表1中提到的NRC奶牛營養(yǎng)需要[15]，以及Van Soest纖維分析方案[16]，AOAC推薦的化學(xué)成分分析方法[17]。

反芻動物微生物分析方法的發(fā)展大致可以分為3個時代，即體外分離培養(yǎng)和發(fā)酵活動研究時代、分子生物學(xué)技術(shù)時代、二代高通量測序時代。表1中文章標(biāo)題里提到的PCR和QIIME實際上就是分子生物學(xué)時代和二代高通量測序時代的縮影。

在20世紀90年代以前，人們對反芻動物胃腸道微生物的認識，主要依靠對少數(shù)幾種可培養(yǎng)微生物進行體外分離培養(yǎng)，發(fā)酵活動研究以及分類命名[18]。瓶頸在于很難涉及稀有的、不可培養(yǎng)的微生物；瘤胃微生物大都是厭氧型，即使能夠培養(yǎng)，其對培養(yǎng)條件的要求也非?？量蘙19]；當(dāng)時，微生物的分類主要依靠對微生物形態(tài)的觀察，但是形態(tài)特征的進化和系統(tǒng)發(fā)育學(xué)意義很難去闡釋[18]；再者，肉眼計數(shù)難度很大，且不準(zhǔn)確。

早在1965年，Zuckerkandl等[20]就預(yù)測了大分子序列在微生物分類學(xué)方面的運用；1980年前后，人們開始嘗試運用各種大分子的序列變異信息研究微生物分類，其中較有代表性的包括質(zhì)粒DNA、染色體DNA、核糖體RNA（包括大亞基23S和5S，小亞基16S）等[18]。 Woese[21]注意到16S rRNA存在可變區(qū)和保守區(qū)，初步闡釋了16S rRNA可變區(qū)信息更具微生物分類意義。1990年前后發(fā)展出許多微生物分子生物學(xué)研究技術(shù)，如PCR、熒光原位雜交技術(shù)、凝膠電泳、限制片段長度多態(tài)性、印記雜交技術(shù)等，大多基于16S rRNA微生物分類學(xué)，White等[22]總結(jié)了其中幾種在反芻動物微生物研究中的應(yīng)用。定量PCR技術(shù)?；?6S rRNA微生物分類學(xué)用于檢測樣品中特定微生物，通過菌種特異性的引物，定量PCR可以對已知菌種進行定量分析。但是研究胃腸道微生物的區(qū)系結(jié)構(gòu)光靠PCR技術(shù)、通量和速度還不夠，且不易研究未知的微生物物種。

Caporaso等[23]提出用QIIME軟件分析16S rDNA（16S rRNA基因）高通量測序結(jié)果，進而分析微生物多樣性（被引頻次123）。自此之后，涌現(xiàn)了大量關(guān)于反芻動物胃腸道微生物區(qū)系結(jié)構(gòu)的研究。16S rDNA高通量測序分析微生物的優(yōu)點是既能對已知或者未知的微生物進行高通量定性和定量分析，也能進行粗略的功能分析；二代高通量技術(shù)不僅能夠測定16S rDNA序列，也能夠?qū)ξ⑸锝M的所有DNA進行測序（宏基因組測序）。由于宏基因組不僅包括分類學(xué)信息，還包含了基因信息，因此不僅能夠?qū)ξ⑸镞M行定性和定量分析，還能進行深入的功能探究；二代高通量測序技術(shù)在胃腸道微生物研究領(lǐng)域的運用，也使得微生物組（Micobiome）、微生物區(qū)系（Micobiota）、多樣性（Diversity）、宏基因組（Metagenome）等概念大量被研究者們運用。當(dāng)然，高通量技術(shù)也有其局限性，由于通量較大，分析菌種過多，如果要專門檢測某個菌種，其特異性和靈敏度不如定量PCR[24]，且成本較高。

1.4 研究內(nèi)容的縱向分析 CiteSpace提供了文獻聚類功能，可以根據(jù)文獻間的內(nèi)容關(guān)聯(lián)程度對一些重要的文獻進行聚類，并計算類別內(nèi)最能代表這些文獻關(guān)注點的短語，作為這個類別的名稱，同時也能夠?qū)С雒總€聚類內(nèi)的具體文獻成員，聚類大小反映了聚類內(nèi)文獻成員的數(shù)量。表2列出了所有聚類大小大于5的文獻聚類。

1956—1963年主要研究瘤胃微生物對飼料的作用，重點是微生物。在體外研究微生物的發(fā)酵活動是當(dāng)時的熱點，如聚類“Microbial Digestion”中，Bryant[6]總結(jié)了當(dāng)時的研究方法和主要研究成果，對能夠體外培養(yǎng)的瘤胃微生物進行培養(yǎng)條件、發(fā)酵底物、發(fā)酵產(chǎn)物、發(fā)酵參數(shù)的研究。

1965—1973年是本領(lǐng)域發(fā)展的瓶頸時期，而1973—1990年主要研究飼料對微生物發(fā)酵的影響，進而研究飼料的利用效率，重點是飼料。這段時間的重要文獻聚類“Steam Cooking，Sucrose Supplement，Various Nitrogen Supplementation”等分析了飼料的處理方式以及能量、蛋白的來源影響了微生物發(fā)酵利用的效率，開始關(guān)注可消化蛋白質(zhì)、非結(jié)構(gòu)碳水化合物、可溶淀粉、氨基酸、非蛋白氮等六大主要營養(yǎng)物質(zhì)的細化分類的微生物利用過程，如 聚 類“Various Nitrogen Supplementation” 中，Stokes等[25]發(fā)現(xiàn)非結(jié)構(gòu)碳水化合物和可降解蛋白的比例影響了瘤胃微生物對飼料的利用效率。1990年出現(xiàn)的一個比較大的聚類“Comparative Feeding Value”充分拓展這一研究內(nèi)容，不同來源營養(yǎng)物質(zhì)的微生物利用效率不同，出現(xiàn)相對飼用價值這一概念。

1990—2010年，隨著研究手段的更新，該領(lǐng)域涌現(xiàn)了許多比較大的研究聚類。1997年1個名為“Targeted Oligonucleotide Probe”的較大聚類探討了這個時期檢測微生物的分子生物學(xué)手段之一——寡核苷酸探針。該時期對一些重要營養(yǎng)物質(zhì)的代謝和微生物、飼料利用率的關(guān)系作了更加細致的研究；其中，聚類“Purine Derivative”中文獻圍繞嘌呤衍生物這一微生物蛋白合成的標(biāo)記代謝物展開了一系列研究；聚類“Lipid Metabolism”中的文章探討了脂類代謝和胃腸道微生物的關(guān)系；聚類“Rumen Methanogen”中的文獻探討了甲烷代謝、胃腸道微生物、飼料利用效率、溫室效應(yīng)之間的關(guān)系；聚類“Amino Acid”探討的核心問題是如何降低氨氣的釋放速率和增加微生物蛋白的合成[26]，與甲烷類似，氨氣釋放過快，會導(dǎo)致蛋白質(zhì)飼料的浪費以及環(huán)境污染。聚類“Essential Oil”中的文獻主要探討了一些植物提取物（含精油及其代謝物）的抗菌促生長作用，如Chaves[27]探討了精油成員之一——香荊芥酚對幼齡羊生長過程中采食量、瘤胃微生物發(fā)酵、生長性能、胴體品質(zhì)的影響。

2010年以后，由于高通量測序技術(shù)應(yīng)用于微生物研究領(lǐng)域，微生物相關(guān)研究不再局限于動物營養(yǎng)相關(guān)范疇。微生物區(qū)系結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜且受很多因素影響，但是在同一個物種內(nèi)，飼料的影響仍然是最主要的。2010年的聚類“Gut Microbiome”中的文獻分析了微生物組和反芻動物飼料[28]、遺傳[29]、圍產(chǎn)[30]、年齡[31]、健康[32]等因素的關(guān)系。

表2 包含文獻數(shù)量最多的16個文獻聚類

圖3顯示了本領(lǐng)域文獻中引用突發(fā)值最高的20個關(guān)鍵詞。從關(guān)鍵詞爆發(fā)年份區(qū)間來看，研究內(nèi)容的發(fā)展歷史基本與前述一致。1940—1990年，出現(xiàn)較多的關(guān)鍵詞是Invitro（體外）、Nitrogen（氮）、Amino-acid，其中，由關(guān)鍵詞“體外”可以窺見這段時間體外分離培養(yǎng)、發(fā)酵的研究手段；1990—2000年，出現(xiàn)較多的關(guān)鍵詞是Passage（通過瘤胃的營養(yǎng)物質(zhì)量）、Protein、Nitrogen、Small-intestine（小腸），可窺見這段時間重點是研究營養(yǎng)物質(zhì)的代謝及其被反芻動物利用的效率；2010年以后，大量熱詞出現(xiàn)了，諸如Diversity、Gut Microbiota、Microbime等關(guān)鍵詞彰顯了高通量測序技術(shù)帶來的變革，Methane、Emissions（甲烷或氨氣的排放）、Methane Production（甲烷產(chǎn)量）也表明這個時期的研究重點是胃腸道微生物和甲烷、氨氣排放以及飼料利用效率、環(huán)境之間的關(guān)系。

圖3 引用突發(fā)值最高的20個關(guān)鍵詞

2 研究主體分析

2.1 發(fā)文量較高的作者 圖4中每個節(jié)點代表1個作者，節(jié)點大小代表該作者發(fā)文量多少，節(jié)點間的連線代表作者間的合作關(guān)系（在同一篇文獻中出現(xiàn)）。圖4包括112個作者和214次合作關(guān)系，說明該領(lǐng)域內(nèi)研究者間相互引用、相互合作較頻繁。圖中標(biāo)出名字的是在該領(lǐng)域內(nèi)發(fā)文數(shù)量最多的6位作者，對本領(lǐng)域的貢獻較大。其中McAllister TA發(fā)文量最高（110篇），McAllister TA和Newbold CJ的Sigma值較高，這些作者對這個領(lǐng)域的研究有重要貢獻。

圖4 發(fā)文量較高的作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜

2.2 發(fā)文量較高的機構(gòu) 本文查閱的文獻共涉及84個機構(gòu)和209條機構(gòu)間連線，說明該領(lǐng)域內(nèi)各機構(gòu)的合作較多。由表3可知，該領(lǐng)域發(fā)文量最高的9個機構(gòu)分別來自加拿大（2）、美國（4）、法國（1）、巴西（1）和泰國（1）。其中美國俄亥俄州立大學(xué)、加州大學(xué)戴維斯分校和加拿大農(nóng)業(yè)及食品部等機構(gòu)中心度較高，其研究成果在本領(lǐng)域較有影響力。

3 關(guān)于反芻動物胃腸道微生物研究的幾點建議

3.1 全面收集研究相關(guān)信息 胃腸道微生物組與宿主的共生互作關(guān)系極其復(fù)雜。研究表明，肉牛個體間瘤胃細菌區(qū)系組成結(jié)構(gòu)的相似度只有51%[13]，而變異由很多因素造成。宿主會作用于胃腸道微生物組，奶牛的年齡、遺傳背景、泌乳階段、圍產(chǎn)、飼料、飼料添加劑、益生素、抗生素、疾病、瘤胃pH等因素都會影響反芻動物的胃腸道微生物區(qū)系結(jié)構(gòu)[33-36]，而胃腸道微生物的區(qū)系結(jié)構(gòu)又會反過來作用于反芻動物的生產(chǎn)性狀（飼料利用效率、產(chǎn)奶量、乳蛋白、乳脂等）以及次級性狀（疾?。4,37-38]，外界環(huán)境也會影響反芻動物的胃腸道微生物，如地理[39]、環(huán)境溫度[40]。在其他物種的研究中（尤其是人類），發(fā)現(xiàn)胃腸道微生物組和宿主的壽命、免疫系統(tǒng)的建立和維持、肥胖、抑郁、早期成長環(huán)境、家庭生活習(xí)慣、地域等因素有關(guān)[1,41-44]。雖然宿主與胃腸道微生物組的互作以及因果關(guān)系尚不明朗，但足以啟示研究者在進行反芻動物胃腸道微生物的相關(guān)研究時，必須全面收集信息，例如奶牛營養(yǎng)條件、年齡、胎次、泌乳階段、體況、遺傳背景、生理狀態(tài)（懷孕、體溫、瘤胃pH、生理生化指標(biāo)）、疾病記錄、用藥記錄和生產(chǎn)表現(xiàn)等，對可能的影響因素進行控制或者設(shè)置對照。

表3 反芻動物胃腸道微生物領(lǐng)域發(fā)文較多的9個機構(gòu)

3.2 方法選擇需謹慎 研究反芻動物胃腸道微生物的方法主要包括體外分離培養(yǎng)與發(fā)酵、分子生物學(xué)手段、高通量測序手段3大類，每種方法都有自己的特點和優(yōu)勢，要根據(jù)試驗設(shè)計進行比較選擇。如果選擇高通量測序手段來研究反芻動物胃腸道微生物，就會涉及采樣方法、樣品保存方法、DNA的提取方法、測序平臺、16S rDNA測序高變區(qū)段、測序量、分析軟件等細節(jié)方法的選擇，這些細節(jié)方法的選擇將會影響最終的分析結(jié)果，例如：①瘤胃液的采集方法主要有瘤胃液采集管和瘤胃瘺管2種，瘤胃瘺管手術(shù)困難但是方便長期對同一頭牛取瘤胃液，瘤胃液采集管則便于大群體一次性采集瘤胃液；②DNA提取方法較多，Henderson等[45]通過對不同采樣方法、DNA提取方法進行對比，發(fā)現(xiàn)不同采樣方法、DNA提取方法之間的分析效果有細微區(qū)別，應(yīng)根據(jù)實驗設(shè)計、測序量、測序方法選擇采樣方法和DNA提取方法；③樣本保存一般選擇液氮罐或者-80℃冰箱，也可使用DNA樣品保護劑來降低保存難度；④目前常用測序平臺包括hiseq和miseq，miseq的優(yōu)點是測序長度長、儀器成本低，但是測序通量小，hiseq的優(yōu)點是測序通量大，但是測序長度偏低、儀器成本高，目前hiseq的PE 250策略的測序長度已經(jīng)能夠和miseq媲美；⑤16S rDNA全長1 540 bp，有9個可變區(qū)，不同物種、不同可變區(qū)的組合效果存在差別[46-47]，奶牛的研究多選用V3+V4區(qū)測序；⑥關(guān)于16S rDNA測序量，Lundin等[48]研究454 測序數(shù)據(jù)，認為每個樣品1 000 條序列可反映90% 的β多樣性信息，而每個樣品5 000 條序列才能反映90%的α多樣性信息，當(dāng)然，不同樣本類型對測序量的要求也不一樣。具體研究方案、測序方案和生物信息分析策略的選擇，也可查閱李東萍等[49]的綜述。

3.3 有選擇地深入研讀他人研究成果 由于反芻動物胃腸道微生物領(lǐng)域目前比較熱門，幾乎每天都有新的研究成果發(fā)表，但是很多研究尚存在局限性。一是歷史的局限性：領(lǐng)域內(nèi)的研究方法正在快速更新?lián)Q代，知識結(jié)構(gòu)也在變化，故研讀論文要結(jié)合歷史背景，不可太片面；二是試驗設(shè)計存在缺陷：由于樣本量較少，考慮因素不全面，研究成果需要進一步驗證。本文中提供了一些較權(quán)威的作者、機構(gòu)和論文，供同行查閱。

[1] Macpherson A J, Harris N L. Interactions between commensal intestinal bacteria and the immune system[J].Nat Rev Immunol, 2004, 4:478-485.

[2] Biagi E, Franceschi C, Rampelli S, et al. Gut microbiota and extreme longevity[J]. Curr Biol, 2016, 26: 1480.

[3] Attwood G T, Kelly W J, Altermann E H, et al. Application of rumen microbial genome information to livestock systems in the postgenomic era[J]. Aust J Exp Agr, 2008,48(6-7): 695-700.

[4] Malmuthuge N, Guan L L. Understanding host-microbial interactions in rumen: searching the best opportunity for microbiota manipulation[J]. J Anim Sci Biotechnol, 2017,8:8.

[5] 曹露, 王澤昭, 董剛輝, 等. 奶牛溫度應(yīng)激研究知識圖譜分析[J]. 畜牧獸醫(yī)學(xué)報, 2015, (9): 1489-1495.

[6] Bryant M P. Symposium on microbial digestion in ruminants identification of groups of anaerobic bacteria active in rumen[J]. J Anim Sci, 1963, 22(3): 801.

[7] Stewart C S. Microorganisms in hindgut fermentors[M].England: Chapman and Hall, 1997, 142-186.

[8] Janssen P H, Kirs M. Structure of the archaeal community of the rumen[J]. Appl Environ Microb, 2008, 74(12): 3619-3625.

[9] Hook S E, Wright A D, Mcbride B W. Methanogens:methane producers of the rumen and mitigation strategies[J]. Archaea, 2010: 945785.

[10] Stevenson D M, Weimer P J. Dominance of Prevotella and low abundance of classical ruminal bacterial species in the bovine rumen revealed by relative quantification real-time PCR[J]. Appl Microbiol Biot, 2007, 75(1): 165-174.

[11] Flint H J. The rumen microbial ecosystem--some recent developments[J]. Trends Microbiol, 1997, 5(12): 483-488.

[12] Brulc J M, Antonopoulos D A, Miller M E B, et al. Genecentric metagenomics of the fiber-adherent bovine rumen microbiome reveals forage specific glycoside hydrolases[J].P Natl Acad Sci USA, 2009, 106(6): 1948-1953.

[13] Jami E, Mizrahi I. Composition and similarity of bovine rumen microbiota across individual animals[J]. PLoS One,2012, 7(3): e33306.

[14] De Oliveira M N, Jewell K A, Freitas F S, et al.Characterizing the microbiota across the gastrointestinal tract of a Brazilian Nelore steer[J]. Vet Microbiol, 2013,164(3-4): 307-314.

[15] National Research Council Subcommittee on Dairy Cattle Nutrition. Nutrient requirements of dairy cattle[M]. USA:National Academy Press, 2001, 381.

[16] Van Soest P J, Robertson J B, Lewis B A. Methods for dietary fiber, neutral detergent fiber, and nonstarch polysaccharides in relation to animal nutrition[J]. J Dairy Sci, 1991, 74(10): 3583-3597.

[17] Helrich K C. Official Methods of Analysis of the AOAC[M].USA: Association of Official Analytical Chemists, 1990,684.

[18] Krause D O, Russell J B. How many ruminal bacteria are there?[J]. J Dairy Sci, 1996, 79(8): 1467-1475.

[19] Hungate R E, Smith W, Clarke R T. Suitability of butyl rubber stoppers for closing anaerobic roll culture tubes[J].J Bacteriol, 1966, 91(2): 908.

[20] Zuckerkandl E, Pauling L. Molecules as documents of evolutionary history[J]. J Theor Biol, 1965, 8(2): 357.

[21] Woese C R. Bacterial evolution[J]. Microbiol Rev, 1987,51(2):221-271.

[22] White B A, Cann I, Kocherginskaya S A, et al. Molecular analysis of archaea, bacteria and eucarya communities in the rumen - Review[J]. Asian-Austral J Anim, 1999, 12(1):129-138.

[23] Caporaso J G, Kuczynski J, Stombaugh J, et al. QIIME allows analysis of high-throughput community sequencing data[J]. Nat Methods, 2010, 7(5): 335-336.

[24] Wang F, Huang G, Cai D, et al. Qualitative and semiquantitative analysis of fecal Bifidobacterium species in centenarians living in Bama, Guangxi, China[J]. Curr Microbiol, 2015, 71(1): 143-149.

[25] Stokes S R, Hoover W H, Miller T K, et al. Ruminal digestion and microbial utilization of diets varying in type of carbohydrate and protein[J]. J Dairy Sci, 1991, 74(3):871.

[26] Elizalde J C, Merchen N R, Faulkner D B. Supplemental cracked corn for steers fed fresh alfalfa: II. Protein and amino acid digestion[J]. J Anim Sci, 1999, 77(2): 467-475.[27] Chaves A V, Stanford K, Gibson L L, et al. Effects of carvacrol and cinnamaldehyde on intake, rumen fermentation, growth performance, and carcass characteristics of growing lambs[J]. Anim Feed Sci Technol, 2008, 145(1-4): 396-408.

[28] Kong Y, Teather R, Forster R. Composition, spatial distribution, and diversity of the bacterial communities in the rumen of cows fed different forages[J]. FEMS Microbiol Ecol, 2010, 74(3): 612-622.

[29] Hernandez-Sanabria E, Goonewardene L A, Wang Z, et al. Influence of sire breed on the interplay among rumen microbial populations inhabiting the rumen liquid of the progeny in beef cattle[J]. PLoS One, 2013, 8(3): e58461.

[30] Pitta D W, Kumar S, Vecchiarelli B, et al. Temporal dynamics in the ruminal microbiome of dairy cows during the transition period[J]. J Anim Sci, 2014, 92(9): 4014-4022.

[31] Klein-Joebstl D, Schornsteiner E, Mann E, et al.Pyrosequencing reveals diverse fecal microbiota in Simmental calves during early development[J]. Front Microbiol, 2014, 5(5):622.

[32] Ross E M, Moate P J, Marett L C, et al. Metagenomic predictions: from microbiome to complex health and environmental phenotypes in humans and cattle[J]. PLoS One, 2013, 8(9): e73056.

[33] Patel V, Patel A K, Parmar N R, et al. Characterization of the rumen microbiome of Indian Kankrej cattle (Bos indicus) adapted to different forage diet[J]. Appl Microbiol Biotechnol, 2014, 98(23): 9749-9761.

[34] Pitta D W, Kumar S, Vecchiarelli B, et al. Temporal dynamics in the ruminal microbiome of dairy cows during the transition period[J]. J Anim Sci, 2014, 92(9): 4014-4022.

[35] Pinloche E, Mcewan N, Marden J, et al. The effects of a probiotic yeast on the bacterial diversity and population structure in the rumen of cattle[J]. PLoS One, 2013, 8:e678247.

[36] Jewell K A, Mccormick C A, Odt C L, et al. Ruminal bacterial community composition in dairy cows is dynamic over the course of two lactations and correlates with feed efficiency[J]. Appl Environ Microb, 2015, 81(14): 4697-4710.

[37] Zhang J, Xu C, Huo D, et al. Comparative study of the gut microbiome potentially related to milk protein in Murrah buffaloes (Bubalus bubalis) and Chinese Holstein cattle[J].Scientific Reports, 2017, 7: 42189.

[38] Bath C, Morrison M, Ross E M, et al. The symbiotic rumen microbiome and cattle performance: a brief review[J].Anim Product Sci, 2013, 53(9): 876-881.

[39] Rira M, Morgavi D P, Popova M, et al. Ruminal methanogens and bacteria populations in sheep are modified by a tropical environment[J]. Anim Feed Sci Technol, 2016, 220: 226-236.

[40] Wang J, Wang J, Bu D. Quantities of ruminal cellulytic bacteria in heat stress dairy cattle[J]. Journal of China Agricultural University, 2011, 16(4):102-106.

[41] Koenig J E, Spor A, Scalfone N, et al. Succession of microbial consortia in the developing infant gut microbiome[J]. P Natl Acad Sci USA, 2011, 1081:4578-4585.

[42] Hehemann J, Correc G, Barbeyron T, et al. Transfer of carbohydrate-active enzymes from marine bacteria to Japanese gut microbiota[J]. Nature, 2010, 464(7290):123-908.

[43] Maynard C L, Elson C O, Hatton R D, et al. Reciprocal interactions of the intestinal microbiota and immune system[J]. Nature, 2012, 489(7415): 231-241.

[44] Smith P, Willemsen D, Popkes M L, et al. Regulation of life span by the gut microbiota in the short-lived African turquoise killifish[J]. ELIFE, 2017, 6: e27014.

[45] Henderson G, Cox F, Kittelmann S, et al. Effect of DNA extraction methods and sampling techniques on the apparent structure of cow and sheep rumen microbial communities[J]. PLoS One, 2013, 8: e747879.

[46] Claesson M J, Wang Q, O'Sullivan O. Comparison of two next-generatio n sequencing technologies for resolving highly complex microbiota composition using tandem variable 16S rRNA gene regions[J]. Nucleic Acids Res,2010, 22(38): e200.

[47] Kozich J J, Westcott S L, Baxter N T, et al. Development of a dual-index sequencing strategy and curation pipeline for analyzing amplicon sequence data on the Miseq Illumina sequencing platform[J]. Appl Environ Microb, 2013,79(17): 5112-5120.

[48] Lundin D, Severin I, Logue J B, et al. Which sequencing depth is sufficient to describe patterns in bacterial alphaand beta-diversity[J]. Env Microbiol Rep, 2012, 4(3):367-372.

[49] 李東萍, 郭明璋, 許文濤. 16S rRNA測序技術(shù)在腸道微生物中的應(yīng)用研究進展[J]. 生物技術(shù)通報, 2015, (2):71-77.

An Atlas Analysis of the Scientific Literatures on Ruminal Gastrointestinal Microbes Using CiteSpace

ZHANG Guo-xing1, DONG Gang-hui2, LI Xi-zhi2, WANG Ya-chun1*

(1. College of Animal Science and Technology, China Agricultural University, Beijing 100193, China;2. Beijing Sunlon Animal Husbandry Development Co.LTD, Beijing 100029, China)

To understand the developmental history of the study based on ruminal, gastrointestinal microbes, by using Web of Science, authors found 6372 scientific literature of the year ranges from 1940 to 20 February 2017. The references, key words, authors and institutions of the scientific literature were analyzed by using CiteSpace software which enable the authors to select the most influential and important scientific literature to read, analyzes, and summarize carefully. In this review, the authors characterized the developmental history of research methods, contents about ruminal gastrointestinal microbes and introduced some popular topics in this field. Research techniques of microbes keep advancing, people learn more and more about ruminal gastrointestinal microbes. Researchers study not only the significance of gastrointestinal microbes to host digestion, but also the direct relationship between gastrointestinal microbes and host health, physiology,and production traits. In order to characterize the ruminal gastrointestinal microbes convectively, authors suggested a study to collect the information about the objective of research thoroughly, choose the techniques to use in research study carefully, and read the scientific literature selectively.

Ruminant; Gastrointestinal microbes; CiteSpace

S814

A

10.19556/j.0258-7033.2017-10-004

2017-05-24；

2017-08-01

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)（奶牛）產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項資金（CARS-36）；長江學(xué)者和創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃（IRT_15R62）作者簡介：張國興（1994-），男，云南昆明人，碩士研究生，主要從事奶牛胃腸道微生物研究，E-mail: 947366452@qq.com

*通訊作者：王雅春，博士，教授，主要從事動物分子數(shù)量遺傳學(xué)研究，E-mail: wangyachun@cau.edu.cn