Exposing the Limitations of Molecular Machine Learning with Activity Cliffs

Machine learning has become a crucial tool in drug discovery and chemistry at large, e.g., to predict molecular properties, such as bioactivity, with high levels of accuracy. However, activity cliffs – pairs of molecules that are highly similar in their structure but exhibit large differences in potency – have been underinvestigated for their effect on model performance. Not only are these edge cases informative for molecule discovery and optimization, but models that are well-equipped to accurately predict the potency of activity cliffs have an increased potential for prospective applications. Our work aims to fill the current knowledge gap on best-practice machine learning methods in the presence of activity cliffs. We benchmarked more than 20 machine and deep learning approaches on curated bioactivity data from 30 macromolecular targets for their performance on activity cliff compounds. While all methods struggled in the presence of activity cliffs, machine learning approaches based on molecular descriptors outperformed more complex deep learning methods. These results advocate for (a) the inclusion of dedicated “activity-cliff-centered” metrics during model development and evaluation, and (b) the development of novel algorithms to better predict the properties of activity cliff. To this end, the methods, metrics, and results of this study have been encapsulated into an open-access benchmarking platform named MoleculeACE (Activity Cliff Estimation, available on GitHub at: https://github.com/molML/MoleculeACE). MoleculeACE is designed to steer the community towards addressing the pressing but overlooked limitation of molecular machine learning models posed by activity cliffs. This data deposit contains all trained models and the data used to train them. All models can be easily loaded and used to predict bioactivity on new molecules with MoleculeACE. Since models are target-specific, models are provided for all 30 data sets. Every model is accompanied by a configure file that describes its (optimized) hyperparameters

Could the results of posterior colporrhaphy and levatoroplasty be improved by abdominal sacrocolporectopexy?

The aim of our study was to improve poor results of preliminary colporrhaphy and anterior levatoroplasty performed for patients with low and middle rectocel

Особенности производственного выращивания и требования к свежим срезанным цветам в РФ

Relevance. The specifics of the fresh cut flowers market in the Russian Federation is such, that 85-100% of the total volume of flowers sold is imported. The most popular flowers among Russian consumers are roses (up to 60% in the total share of fresh flowers), chrysanthemums and carnations, all of which require certain growing conditions. Recently, the market of local seasonal flowers has begun to develop, the main players in which are small farms or household plots. Material and methods. This article presents the data about market analysis of fresh cut flowers in Russia for the last five years (2015-2020). For this analysis were used the methods applied in economics. The main information database of this research includes data from official state statistics; open data from analytical centers; federal and regional regulations; data from the Federal agency for technical regulation and Metrology; reference materials of specialized data on research field; data from industry-specific portals; sites; articles and reviews written by producers of fresh cut flowers in Russia and worldwide. Results. Russia is one of the top six importers of fresh cut flowers in the world. The most popular flower among Russian consumers is a rose. There is not much suitable soil and climatic conditions in Russia for growing it on a commercial scale in the open ground. In 2018-2019 according to Rosstat data the number of flowers, grown for cutting in Russia, was estimated 263,3 billion pieces. However, now Russian flower producers are not able to meet domestic demand for fresh flowers, so there is no almost export.Актуальность. Специфика рынка свежих цветов в РФ такова, что 85-100% от общего объема продаваемых цветов является импортным товаром. Наиболее популярными у россиян считаются розы (до 60% в общей доле свежих цветов), хризантемы и гвоздики, все эти цветы требуют определенных условий выращивания. Новым трендом в цветоводстве и флористе стало использование местных сезонных цветов, основными производителями которых, являются небольшие фермерские хозяйства или ЛПХ. Материал и методы. В статье представлены данные по анализу рынка свежих срезанных цветов в России за последние 5 лет (2015-2020 годы). Для анализа использованы методы, применяемые в экономике. Основная информационная база данных исследований включает данные официальной государственной статистики, открытые данные аналитических центров; нормативные акты федеральных и региональных уровней; данные Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии; справочные материалы специализированных данных по исследуемой тематике; данные отраслевых порталов; сайты, статьи и обзоры от производителей свежих срезанных цветов в России и в мире. Результаты. Россия входит в шестерку крупнейших импортеров свежих срезанных цветов в мире. Наиболее популярным цветком у россиян является роза, для выращивания которой в промышленных масштабах в открытом грунте в России практически нет подходящих почвенно-климатических условий. В 2018-2019 годах, по данным Росстата, количество цветов, выращенных на срезку в России, составило 263,3 млн штук. Однако в настоящий момент российские цветоводы не в состоянии обеспечить внутренний спрос на свежие цветы, поэтому экспорт практически полностью отсутствует

Перспективные сорта георгины культурной (Dahlia x cultorum Thorsr. et Reis.) при выращивании на срезку в условиях защищенного грунта

Relevance. In terms of the richness of colors, shapes and sizes of inflorescences and relative unpretentiousness during cultivation, as well as the duration of flowering of a dahlia, the cultural has no equal. Basically, this flower crop is grown in the open field and used for landscaping areas. Dahlias, due to their decorative properties, are a promising crop for cutting. But the growth in the volume of industrial cultivation of cut dahlias has long been constrained by two negative factors - the low life expectancy of cut flowers, and the fact that not all varieties of cultivated dahlias are suitable for cultivation in greenhouses. Therefore, the search for varieties that meet the aforementioned properties is an especially urgent task.Material and methods. The material for the study was 10 varieties of Dahlia × cultorum Dutch selection. They belong to different groups of dahlias – spherical: Souvenir d'Eté, The Voice, Jowey Winnie; decorative – Orion, Café au Lait, Fleurel, Karma Choc and pompom dahlias: Little William, Cornel Bronze, Petra's Wedding, All tubers were planted in phytotron beds. Phenological observations of plants were carried out according to the Methodology of State Variety Testing of Ornamental Crops. During the growing season, the following indicators were determined: the onset of phenological phases of development, the dynamics of plant growth, the number and size of inflorescences, the length of the peduncle, the duration of flowering.Results. It was found that all the studied varieties of cultural dahlias have a high decorative effect and are suitable for growing for cutting in greenhouse conditions. Growing plants in a phytotron allows you to get a high-quality cut almost two months ahead of time, as well as have a longer and more abundant flowering. It was found that the Café au Lait cultivar is not entirely suitable for cut cultivation in greenhouses or requires the development of cultivation technology that is individual for this cultivar. It was found that the Fleurel variety surpasses other studied varieties in terms of decorativeness, inflorescence size, peduncle length, onset time and flowering duration. A significant disadvantage of the variety is its high growth and fragility of the peduncles. The most popular cut varieties were Fleurel, Petra's Wedding, Jowey Winnie and Little William. It was found that the studied varieties of cultural dahlias were distinguished not only by high decorativeness, but also by high durability in a vase from 5 to 7 days.Актуальность. По богатству окрасок, форм и размеров соцветий и относительной неприхотливости при выращивании, а также продолжительности цветения георгина культурная (Dahlia x cultorum Thorsr. et Reis.) не знает равных. В основном данную цветочную культуру выращивают в открытом грунте и используют для озеленения территорий. Георгины, благодаря своей декоративности являются перспективной культурой для выращивания на срезку. Но рост объемов промышленного выращивания для среза долгое время сдерживался двумя факторами - низкой продолжительностью жизни цветов в срезке, не пригодностью некоторых сортов георгины культурной для выращивания в условиях закрытого грунта, что значительно сокращает период активного цветения. Поэтому поиск и изучение сортов, отвечающих вышеупомянутым свойствам, является актуальной задачей.Материал и методы. Материалом для исследования послужили 10 сортов D. x culturum. Они относятся к разным группам георгин – шаровидные: Souvenir d'Eté, The Voice, Jowey Winnie; декоративные – Orion, Café au Lait, Fleurel, Karma Choc и помпонные георгины: Little William, Cornel Bronze, Petra's Wedding, Все клубни были высажены в гряды фитотрона. Фенологические наблюдения за растениями проводили согласно Методике государственного сортоиспытания декоративных культур. В процессе вегетации определяли следующие показатели: наступление фенологических фаз развития, динамика роста растений, число и размер соцветий, длина цветоноса, продолжительность цветения.Результаты. Было выявлено, что все изучаемые сорта георгины культурной обладают высокой декоративностью и пригодны для выращивания на срезку в условиях защищённого грунта. Выращивание растений в фитотроне позволяют получать качественную срезку практически на два месяца раньше, чем у георгин, выращенных в открытом грунте, а также иметь более продолжительное и обильной цветение. Было установлено, что сорт Café au Lait требует разработки индивидуальной для данного сорта технологии выращивания. Установлено, что сорт Fleurel по декоративности, размеру соцветия, длине цветоноса, времени наступления и продолжительности цветения превосходит другие изучае- мые сорта. Существенным недостатком сорта является высокий рост. Самыми популярными среди флористов для срезки сортами оказались Fleurel, Petra's Wedding, Jowey Winnie и Little William. Было установлено, что все изучаемые сорта георгины культурной отличались не только декоративностью, но и стойкостью в вазе от 5 до 7 суток

Изучение биоморфологических особенностей тюльпанов (Tulipa L.) в выгоночной культуре

Relevance. Morphological features of 10 sorts of tulips in the conditions of early-spring forcing explored. An assessment of the influence of tulip bulb preplanting on the rate of plant growth and development as well as final product yield (cut flowers) taken. Material and methods. 10 varieties of tulips of early and middle-early flowering period: Algarve (DHT), Аvocado (TT), Crispion Sweet (FT), Davenport (FT), Destination (TT), Double Price (DVT), Luba (TT), Surrender (TT), Largo (DVT) и Snowboard (TT) were selected as objects of study. Country of origin - Netherlands. Before planting one part of tulip bulbs were completely peeled of cover scale and the other part were left unpeeled. Each variant of bulb preparation for bedding were evaluated by growth and development rate of plants, as well as the number of cut flowers on the plot. During the growing season, we studied the following morphological characteristics: plant height, flower diameter, flower height, number of leaves. Results. Studies conducted have found that all varieties under research are suitable to early spring forcing and they differ in decorativeness and fully correspond to saleable quality standards. It was found out that in case of complete removing of cover scale, the tulip bulbs root faster, start to bloom faster and give much higher percentage of flowering plants in the plots in comparison with unpeeled samples.Актуальность. Изучены морфологические особенности 10 сортов тюльпанов в условиях выгонки в ранневесенний период. Проведена оценка влияния предпосадочной подготовки луковиц на темпы роста и развития растений, а также на выход готовой продукции (срезка цветов). Материал и методы. Объектом изучения послужили 10 сортов тюльпанов раннего и среднераннего срока цветения: Algarve (DHT), Аvocado (TT), Crispion Sweet (FT), Davenport (FT), Destination (TT), Double Price (DVT), Luba (TT), Surrender (TT), Largo (DVT) и Snowboard (TT). Страна производитель – Нидерланды. Одну часть луковиц перед посадкой полностью очищали от кроющих чешуй, а вторую часть оставляли неочищенными. Оценивали каждый вариант подготовки луковиц по темпам роста и развития растений, а также по количеству срезки цветов на делянке. В процессе вегетации изучали следующие морфологические признаки: высота растений, диаметр цветка, высота цветка, количество и площадь листьев. Результаты. Выявлено, что все изучаемые сорта пригодны для ранневесенней выгонки, а также отличаются декоративностью и полностью соответствуют товарным нормам. Было установлено, что при полном удалении кроющих чешуй луковицы тюльпана быстрее укореняются, зацветают и дают намного больший процент цветущих растений на делянках в сравнении с неочищенными образцами

Оценка отзывчивости тюльпанов на минеральные удобрения при ранневесенней выгонке в условиях защищенного грунта

Relevance. When forcing tulips in the early spring period in conditions of protected soil, the effectiveness of fertilizers has not been sufficiently studied. Manufacturers and suppliers of planting material do not give clear recommendations on the timing and doses of the use of mineral fertilizers in the distillation process.Material and methods. The object of study was 6 varieties of tulips of the Dutch selection of the mid-early flowering period. In the experiment, a "9-degree distillation technology"was used. For mineral fertilizing of tulips, a solution of calcium nitrate – Ca(NO3)2 was used in concentrations of 0.1% and 0,2%. The repetition of the experience is fourfold. To assess the effect of fertilizing on the growth and development of tulips, the dynamics of changes in biomorphological indicators was studied: the height of the plants, the diameter of the flower, the mass of cut flowers, as well as the output of commercial products. Results. It was found that the use of calcium nitrate fertilization at a concentration of 0,2% at the early stages of plant development contributes to the formation of a larger cut in the studied varieties, characterized by a high strong stem exceeding the control by 3,83-43,8%, the formation of large peduncles with a diameter of 3,24-5,85 cm and an increase in the yield of marketable products reaching 98%. The profitability of this variant of applying calcium nitrate fertilizing is on average 42% for varieties.Results. It was found that the use of calcium nitrate fertilization at a concentration of 0,2% at the early stages of plant development contributes to the formation of a larger cut in the studied varieties, characterized by a high strong stem exceeding the control by 3,83- 43,8%, the formation of large peduncles with a diameter of 3,24-5,85 cm and an increase in the yield of marketable products reaching 98%. The profitability of this variant of applying calcium nitrate fertilizing is on average 42% for varieties.Актуальность. При выгонке тюльпанов в ранневесенний период в условиях защищенного грунта эффективность удобрений недостаточно изучена. Производители и поставщики посадочного материала не дают четких рекомендаций по срокам и дозам применения минеральных удобрений в процессе выгонки.Материал и методы. Объектом изучения послужили 6 сортов тюльпанов нидерландской селекции среднего срока цветения. В опыте применяли «9- градусную технологию выгонки». Для минеральной подкормки тюльпанов использовали раствор нитрата кальция – Ca(NO3)2 в концентрациях 0,1% и 0,2%. Повторность опыта четырехкратная. Для оценки влияния подкормок на рост и развитие тюльпанов была изучена динамика изменения биоморфологических показателей: высота растений, диаметр цветка, масса срезанных цветов, а также выход товарной продукции.Результаты. Было выявлено, что применение подкормки нитратом кальция в концентрации 0,2% на ранних этапах развития растений способствует формированию у изучаемых сортов более крупной срезки, отличающейся высоким прочным стеблем, превышающим контроль на 3,83-43,8%, образованию крупных цветоносов диаметром 3,24-5,85 см и повышению выхода товарной продукции, достигающей 98%. Рентабельность данного варианта применения подкормки нитратом кальция составляет в среднем по сортам 42%

Морфобиологические и хозяйственно ценные особенности образцов из современной коллекции трититригии (xTrititrigia cziczinii Tzvel.) ГБС РАН.

Relevance. Trititrigia (×Trititrigia cziczinii Tzvel.) this is a new synthetic grain feed crop. The modern collection of the Department of Remote hybridization of the GBS RAS has more than 250 promising samples with a number of economically valuable features. The unique ability of trititrigia in one year to produce a stable yield of high-quality grain (3.0-3.2 t/ha) and nutritious green fodder (27.7-35.1 t/ha) allows us to recommend it for cultivation in regions with unfavorable cultivation conditions for grain crops. Promising samples should be used as donors of valuable traits in breeding for quality and adaptability in order to obtain modern high-quality and adaptive wheat varietiesMaterial and methods. The research was carried out in the Department of Remote Hybridization of the N.V. Tsitsin Main Botanical Garden of the Russian Academy of Sciences (Moscow region, village of Rozhdestveno) in 2008-2016. The objects of research were: promising long-term and grain-feed lines of trititrigia of the collection of MBG RAS. All samples of trititrigia were obtained in the department of distant hybridization in different years.Results. As a result of the research, it was found that the studied samples are stable lines with a characteristic feature for trititrigia to ripen from top to bottom, the ability to grow in one place for 2- 3 years under favorable conditions, as well as the ability to regenerate after harvesting for grain or mowing for green mass, unique for cultivated cereals. The studied samples have a productive bushi- ness of 8-20 stems per plant. The length of the main ear consistently exceeds the Moscow winter wheat standard 39 and averages 12-13 cm, in which 41 to 97 grains are formed. The grain yield in the competitive variety testing during the research was 3.2-4.1 t/ha, the mass of 1000 grains was 30.1-39.8 g. The Pamyati Lubimovoy variety, selected for a number of economically valuable characteris- tics, passed State registration and became the first trititrigia variety registered in the territory of the Russian Federation.Актуальность. Трититригия (×Trititrigia cziczinii Tzvel.) – новая синтетическая зернокормовая культура. Современная коллекция отдела отдаленной гибридизации ГБС РАН насчитывает более 250 перспективных образцов, обладающих рядом хозяйственно ценных признаков. Большая часть образцов обладает высокими показателями качества зерна (белок – 17,9-19,1%, клейковина – 30,236,0%). Уникальная способность трититригии в один год давать стабильный урожай высококачественного зерна (3,0-3,2 т/га) и питательный зеленый корм (27,7-35,1 т/га) позволяет рекомендовать ее для выращивания в животноводческих регионах с неблагоприятными условиями возделывания для зерновых культур. Перспективные образцы необходимо использовать в качестве доноров ценных признаков в селекции на качество и адаптивность с целью получения современных высококачественных и адаптивных сортов пшеницы.Материалы и методы. Исследования проводили в отделе отдалённой гибридизации ФГБУН Главный ботанический сад им. Н.В. Цицина РАН (Московская область, с. Рождествено) в 2008-2016 годах. Объектами исследований являлись перспективные многолетние и отрастающие линии трититригии коллекции ГБС РАН. Все образцы были получены в отделе отдалённой гибридизации в разные годы.Результаты. Установлено, что изучаемые образцы являются стабильными линиями с характерной для трититригии особенностью к созреванию «сверху вниз», способностью некоторых из них в благоприятных условиях произрастать на одном месте 2-3 года, а также уникальной для культурных злаков способностью к формированию побегов возобновления (регенерации) после уборки на зерно или скашивания на зеленую массу. Изучаемые образцы имеют продуктивную кустистость 8-20 стеблей на растение. Длина главного колоса стабильно превышает стандарт озимую пшеницу Московская 39 и составляет в среднем 12-13 см. В колосе формируется от 41 до 97 зерен. Урожайность зерна в конкурсном сортоиспытании за время проведения исследований составила 2,7-3,2 т/га, масса 1000 зерен – 30,1-39,8 г. Сорт Памяти Любимовой, отобранный по ряду хозяйственно ценных признаков, прошел Государственную регистрацию и стал первым сортом трититригии зарегистрированным на территории РФ

Exposing the limitations of molecular machine learning with activity cliffs.

Machine learning has become a crucial tool in drug discovery and chemistry at large, e.g., to predict molecular properties, such as bioactivity, with high accuracy. However, activity cliffs – pairs of molecules that are highly similar in their structure but exhibit large differences in potency – have been underinvestigated for their effect on model performance. Not only are these edge cases informative for molecule discovery and optimization, but models that are well-equipped to accurately predict the potency of activity cliffs have an increased potential for prospective applications. Our work aims to fill the current knowledge gap on best-practice machine learning methods in the presence of activity cliffs. We benchmarked a total of 720 machine and deep learning models on curated bioactivity data from 30 macromolecular targets for their performance on activity cliff compounds. While all methods struggled in the presence of activity cliffs, machine learning approaches based on molecular descriptors outperformed more complex deep learning methods. Our findings highlight large case-by-case differences in performance, advocating for (a) the inclusion of dedicated “activity-cliff-centered” metrics during model development and evaluation, and (b) the development of novel algorithms to better predict the properties of activity cliffs. To this end, the methods, metrics, and results of this study have been encapsulated into an open-access benchmarking platform named MoleculeACE (Activity Cliff Estimation, available on GitHub at: https://github.com/molML/MoleculeACE). MoleculeACE is designed to steer the community towards addressing the pressing but overlooked limitation of molecular machine learning models posed by activity cliffs