油菜素内酯与赤霉素信号通路及其相互作用的数学建模与分析

植物激素油菜素内酯（BR）和赤霉素（GA）在涉及植物生长和发育的广泛过程中具有重要作用。在本文中，我们推导并分析了 BR 信号通路以及 BR 和 GA 信号通路之间串扰的新数学模型。为了分析信号过程的空间异质性，除了空间齐次的 ODE 模型外，我们还推导了耦合的 PDE-ODE 系统来模拟信号通路中所涉及分子的时间和空间动力学。BR 信号通路模型中的参数值是利用 BR 生物合成酶的基因表达实验数据确定的。我们的数学模型在广泛参数范围内展示的稳态解稳定性可与 BR 稳态相关联。我们的串扰模型结果表明，转录因子 BZR 和 DELLA 之间的相互作用对信号通路的动力学影响大于 BZR 介导的 GA 生物合成，这表明转录因子之间的相互作用可能构成了 BR 和 GA 信号通路之间串扰的主要机制。总体而言，GA 信号通路中的扰动对 BR 信号通路组分动力学的影响，大于 BR 信号通路中的扰动对 GA 通路动力学的影响。串扰机制中的扰动对 BR 通路动力学的影响也大于对 GA 通路动力学的影响。只有在 BR 信号通路和串扰机制都存在干扰的情况下，才能观察到 GA 信号过程动力学的巨大变化。