基于长短期记忆网络的迷迭香鼠尾草酸峰值预测模型构建及其生物活性与分子机制研究

来自国际研究团队的最新成果：为解决迷迭香(Rosmarinus officinalis)中鼠尾草酸(carnosic acid)季节性波动预测难题，研究人员创新性地采用长短期记忆网络(LSTM)时序建模技术，结合UHPLC-DAD/ESI/MS分析和分子对接技术，成功预测开花期鼠尾草酸峰值浓度（12月中旬达17.74 mg/g），揭示其与抗氧化活性（DPPH IC50 38.37±0.47 μg/ml）和抗菌效能（MIC 31.25 mg/ml）的时相相关性，为药用植物最佳采收期判定提供AI新范式。

　　

这项突破性研究揭示了迷迭香(学名Rosmarinus officinalis，同义名Salvia rosmarinus)中明星成分鼠尾草酸(carnosic acid)的季节性生产密码。科研团队运用深度学习领域的长短期记忆网络(LSTM)技术，对2021年10月至2022年3月采集的样本进行时序建模，成功捕捉到这种二萜酚类物质在盛花期(anthesis)的爆发式合成规律——12月中旬达到惊人的17.74毫克/克峰值。

通过超高效液相色谱-二极管阵列检测/电喷雾质谱联用技术(UHPLC-DAD/ESI/MS)的精密分析，研究者不仅绘制出鼠尾草酸与迷迭香酸(rosmarinic acid)的正相关图谱，还意外发现其与鼠尾草酚(carnosol)的此消彼长关系。建立的预测模型展现出<8%的平均误差，堪称植物代谢物预测的AI典范。

更有趣的是，生物活性实验证实这些化学波动直接调控着迷迭香的"防御武器库"：12月样本展现出最强的自由基清除能力(DPPH半抑制浓度IC₅₀ 38.37±0.47微克/毫升)，同时对金黄色葡萄球菌(S. aureus)、铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)和大肠杆菌(E. coli)的抑菌圈直径也达到年度峰值(最低抑菌浓度MIC 31.25毫克/毫升)。分子对接模拟揭开了抗菌机制的分子面纱——鼠尾草酸能精准嵌入病原菌DNA旋转酶(DNA gyrase B)的活性口袋，干扰其正常功能。

这项研究犹如为药用植物种植者提供了"生物活性天气预报"，证明盛花期采收的迷迭香不仅是鼠尾草酸的"富矿"，更是天然抗氧化剂和抗菌剂的黄金来源。时序建模与组学技术的联用，为精准农业和天然药物开发开辟了新航道。