植物传粉与受精是种子和果实产生及作物产量形成的基础,阐明植物传粉与受精的调控机制是生殖与发育生物学研究领域重要和热点问题之一。本文以模式植物“拟南芥”作为研究对象:(1)收集、整理拟南芥已有的代谢途径数据库及拟南芥花粉管与柱头互作过程中的多组学数据;(2)依据生物生化反应方程式及代谢互作网络构建模式,构建了拟南芥全基因代谢互作网络模型;(3)依据拟南芥花粉管与柱头互作过程中的全基因转录组数据,分别挖掘出拟南芥花粉管和柱头在授粉过程中特异表达的基因,并进一步找到了这些特异表达基因所编码的酶;(4)然后根据代谢网络模型构建规则,将花粉管和柱头中差异基因编码的酶匹配到已构建的拟南芥全基因代谢互作网络中,提取出由差异基因编码的酶构成的子网络;(5)再采用网络拓扑中节点的关联性、中心节点等网络拓扑分析方法,得到了拟南芥花粉管中乙醇二级代谢和柠檬酸循环代谢途径上的特异表达的酶基因以及柱头中糖酵解代谢途径上的特异表达的酶基因;(6)最后本文提出了一个拟南芥花粉管与柱头互作的乙醇代谢耦合模型。本文的研究结果将拓展人们对植物授粉分子调控机理的认识,同时也为从遗传学、分子生物学和系统生物学角度揭示植物授粉识别机理提供研究切入点。