近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所農(nóng)藥應(yīng)用風(fēng)險控制創(chuàng)新團(tuán)隊先后在Environmental Science &Technology和Journal of Hazardous Materials上發(fā)表研究論文。他們首次利用機器學(xué)習(xí)模型直接預(yù)測植物根部從土壤中吸收累積農(nóng)藥等有機污染物的量，解決了傳統(tǒng)線性模型無法模擬農(nóng)藥被植物吸收的非線性關(guān)系，并揭示了影響植物累積農(nóng)藥的關(guān)鍵化學(xué)分子結(jié)構(gòu)，為農(nóng)產(chǎn)品在產(chǎn)地環(huán)境化學(xué)污染的預(yù)測提供了新的工具和手段。
準(zhǔn)確預(yù)測植物吸收和累積農(nóng)業(yè)污染物對保障食品安全、產(chǎn)地修復(fù)和人類健康暴露評估具有重要的意義。然而，由于污染物—土壤—植物根系之間復(fù)雜的相互作用，建立穩(wěn)健可靠的預(yù)測模型仍然具有很大挑戰(zhàn)性。傳統(tǒng)的線性預(yù)測模型難以預(yù)測污染物—土壤—植物間的非線性關(guān)系，導(dǎo)致預(yù)測值與實際值差異較大。
該研究對比了四種不同的機器學(xué)習(xí)算法，通過對341個數(shù)據(jù)點、72個化合物的數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練，預(yù)測植物根系富集值，證明了新構(gòu)建的GBRT-ECFP模型為最優(yōu)預(yù)測模型。此外，該研究解析了化學(xué)分子、土壤與植物特性之間的非線性關(guān)系。子結(jié)構(gòu)重要性分析明確了分子子結(jié)構(gòu)與植物富集之間的關(guān)系，確定了-O、-Cl、芳環(huán)和大共軛π系統(tǒng)等為與植物累積相關(guān)的關(guān)鍵化學(xué)子結(jié)構(gòu)。該項研究為未來新農(nóng)藥植物吸收潛能評估和農(nóng)田農(nóng)藥污染安全評價提供了新的可靠工具。(李晨)
關(guān)鍵詞： 機器學(xué)習(xí)模型 農(nóng)藥在根系累積量 機器學(xué)習(xí)模型 環(huán)境化學(xué)污染
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