پیش بینی سمیت برخی آفت کش ها علیه پنج گونه مختلف پرندگان با استفاده از الگوی ارتباط کمی ساختار- سمیت

افزایش تقاضای کشاورزی به استفاده از آفت کش ها، موجودات غیرهدف مانند گونه های پرندگان را تهدید کرده و در سیستم اکولوژی اختلال ایجاد کرده است. بنابراین، با توجه به روش های کاربرد و ماهیت آفت­کش ها، آزمایش سمیت پرندگان و حفاظت گونه های مختلف پرندگان در معرض خطر از منظر ایمنی اکوسیستم یک نیاز ضروری است. در این مطالعه، مدل سازی رابطه کمی ساختار- سمیت برای تخمین سمیت ۲۴۴ نوع آفت کش بر روی پنج گونه پرنده شامل بلدرچین سفید، اردک، قرقاول، گنجشک خانگی و بلدرچین ژاپنی برای اولین بار انجام شده است. تمام داده­ها به صورت تصادفی به چهار سری شامل سری آموزش فعال، آموزش غیرفعال، کالیبراسیون و دسته آزمون تقسیم شدند. توصیف گرهای بهینه هیبریدی، حاصل از ترکیب توصیف گرهای شبه-­اسملی (quasi-SMILES) و گراف مولکولی بدون هیدروژن (HSG) براساس یک تابع هدف جدید برای تولید مدل های QSTR  استفاده شد. چهار تابع هدف (TF۰، TF۱، TF۲ و TF۳) برای توسعه مدل های QSTR به کار گرفته شد و پتانسیل پیش بینی این مدل ها با استفاده از سری آزمون مورد ارزیابی قرار گرفت. از میان مدل های به دست آمده، مدل های QSTR طراحی شده با استفاده از تابع هدف TF۳ با محدوده ۸۱۳۱/۰-۷۲۱۸/۰R۲ =  و ۷۸۷۸/۰-۷۰۳۱/۰Q۲ =  از لحاظ آماری، مدل ها بودند. بهترین مدل از نظر آماری، مدل شماره شش، با مقادیر R۲ برای دسته آموزش فعال، آموزش غیرفعال، کالیبراسیون و اعتبارسنجی به ترتیب برابر ۸۳۶/۰، ۸۵۲/۰، ۸۰۶/۰ و ۸۱۳/۰ می باشد. مقادیر میانگین خطای مطلق (MAE) برای دسته آموزش فعال، آموزش غیرفعال، کالیبراسیون و اعتبارسنجی به ترتیب برابر ۳۷۱/۰، ۳۴۲/۰، ۴۰۹/۰ و ۳۶۲/۰ بیانگر دقت مدل ایجادشده به منظور پیش بینی سمیت آفت کش ها بر علیه پنج گونه مختلف پرندگان می باشد. از نتایج حاصل از این مدل سازی، توصیف گرهای با اهمیت برای افزایش و کاهش متوسط غلظت موثر سمیت (pLD۵۰) شناسایی شدند. با استفاده از مدل های QSTR به دست آمده از این مطالعه، پیش بینی سمیت (pLD۵۰) آفت کش های جدید حتی قبل از سنتز آن ها تنها با داشتن نماد SMILES از آفت­کش ها امکان پذیر می شود که می تواند به کاهش زمان، منابع، هزینه ها و نیاز به حیوانات آزمایشگاهی کمک کند.

کلیدواژه ها:

LD۵۰ ، QSTR ، آفت کش ، توصیفگر بهینه ، سمیت خوراکی پرندگان