有机物结构与四膜虫毒性关系的研究

作     者：王斯佳 

作者单位：天津科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：贾青竹;李路

授予年度：2023年

学科分类：07[理学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 

主      题：QSTR 有机物 拓扑范数描述符 空间范数描述符 梨形四膜虫 

摘      要：十四五期间国家提出要重视对新污染物的治理,健全有毒有害化学物质环境风险管理体制,建立生态环境突发事件后评估机制和公众健康影响评估制度。因此,开展有机污染物包括新兴污染物的风险评估是非常必要的。定量构效关系（Quantitative Structure Toxicity Relationship,QSTR）方法已广泛用于环境风险评估,对安全、快速、有效的进行有机物风险评估具有重要意义。在众多生物中,梨形四膜虫（Tetrahymena pyriformis）具有培养方法简单、生长速度快、经济实惠和基因丰富等优点,被作为毒性评价的模式生物。本工作收集了1230种有机物对梨形四膜虫的毒性数据,通过多元线性回归（MLR）方法,建立QSTR模型,用于预测1230种有机物对梨形四膜虫的毒性。主要研究内容包括: 一、利用分子拓扑结构生成拓扑范数描述符并建立拓扑模型（T-QSTR）。T-QSTR模型的R和R分别为0.8304和0.8338,Q和MAE分别为0.8194和0.3055。据此建立的T-QSTR模型可用于快速获得有机物的毒性数据,实现对有机物毒性的有效评价。 二、利用分子拓扑结构和分子三维结构生成空间范数描述符,并且由空间范数描述符和拓扑范数描述符协同构建得到空间模型（S-QSTR）。S-QSTR模型的R和R分别为0.8485和0.858,Q和MAE分别为0.8363和0.2886。同时,本工作建立模型的精度优于文献工作,表明该模型可以高精度地预测有机物对梨形四膜虫的毒性。 三、利用上述两个QSTR模型,将在文献中获得的48种没有毒性值的有机物进行了毒性预测。将计算得到的毒性值与化学结构进行定性分析,结果表明本工作建立的两个模型预测结果是可靠的。 综上,本工作提出了拓扑范数描述符和空间范数描述符的概念,利用定量构效关系方法,对有机物对梨形四膜虫的毒性进行了建模预测。并且通过留一法交叉验证（LOO-CV）、外部验证、Y随机验证、应用域分析以及与其他文献工作结果的对比表明了本工作所建立模型的稳定性、准确性和无机会相关性。因此,本工作基于拓扑范数描述符和空间范数描述符的QSTR模型可以用于评价有机物对梨形四膜虫的毒性,并且为有机物的生态风险评估提供理论和科学依据。