研究背景：

嫁接作为一门古老而务实的农业技艺，承载着人类对作物产量、品质与抗逆性的长期探索。从果树到观赏植物，从农田到高原生态修复，嫁接帮助我们把优良性状“嫁接”到合适的基因背景上。然而，在细胞与分子层面，接穗（顶端）与砧木（底端）如何建立长期、稳定且功能性的“对话”，尤其是基因层面的信息如何在接触面传递与重构，仍是一个鲜有人全面回答的科学难题。

文章概述：

日前，北京雁栖湖应用数学研究院（BIMSA）邬荣领研究员团队构建并验证了一套广义统计力学框架（idopNetworks），它把成千上万基因的互作编码为信息丰富、动态可量化的网络，从而把“单基因差异”的问题提升为“网络行为”的系统理解，成功解码了嫁接植物中复杂的基因互作机制，相关结果发表在 Advanced Science 上，丘成栋教授、丘成桐教授对图统计模型的数学理论做出贡献。

图文导读：

研究团队将接穗与砧木视为在有限空间中进行“博弈”的双方，融合进化博弈论、复杂网络科学与有向图拓扑理论，构建模型以量化二者在愈合与维管束重连过程中的合作与对抗关系。为验证模型，研究团队选取亲缘较远的两种杨树——藏川杨与毛白杨——开展微型交互嫁接与转录组测序分析。

图1. 嫁接实验材料（左）与实验设计（右）

主要结果显示：1)，种间嫁接引发更剧烈的基因表达波动，呈现出类似生态扰动的系统震荡；2)，促进“合作”的基因显著多于“对抗”基因，揭示成功嫁接本质上依赖协同修复机制；3)，锁定了 MblContig84328、MblContig44348 等关键枢纽基因，它们在维管束重连与信号传递中发挥核心调控作用；4)，在应用层面，以毛白杨为接穗、藏川杨为砧木的组合展现出更有利的网络互作模式，为树种搭配提供了量化依据。

更重要的是，idopNetworks 不仅为嫁接机制研究提供了系统化计算框架，其“异质个体通过分子信号建立共存网络”的思想，也为器官移植与再生医学中的相容性与排异问题提供了新的理论视角。

图2.嫁接植物基因模块间调控网络（上）与砧木与接穗的博弈关系（下）

论文信息：

A Statistical Mechanics Model to Decode Tissue Crosstalk During Graft Formation

Ang Dong, Yihan Meng, Stephen Shing-Toung Yau, Shing-Tung Yau, Rongling Wu*

Advanced Science

DOI:10.1002/advs.202523373

原文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202523373

期刊介绍：

Advanced Science 是 Wiley旗舰期刊 Advanced 系列中的一种完全开放获取的跨学科科学期刊，发表材料科学、物理、化学、医学、生命科学、环境科学、工程和社会科学等领域的前沿基础和应用研究。我们的使命是通过开放获取出版，使前沿创新的科学研究具有更广泛的可访问性。Wiley 的 Advanced 系列是全球公认的高影响力期刊系列，传播来自资深和青年研究人员的科学成果，帮助他们实现使命并扩大科学发现的影响力。

Advanced Science 2025年影响因子为14.1，五年平均影响因子为15.6，期刊引文指标1.74，CiteScore 为 18.1。在 2025年中国科学院院文献情报中心期刊分区表中，Advanced Science 入选综合类期刊一区TOP。