随机表型转换是生物体适应环境变化的一种响应，是生命系统的一个普遍特征;噪声广泛存在于生物系统中，对生物过程产生非常重要的影响。大量实验表明:生命活动中的生化反应涉及的细胞个数特别小，涨落非常明显;不可预知的环境条件的扰动会引起表型发生转换。所以，从动力学的角度考虑噪声对随机表型转换的影响，从而阐明随机表型转换的生物学机制，是当前系统生物学研究的重要内容之一。　　本文针对结肠隐窝中三种细胞表型（干细胞、短暂扩增细胞和完全分化细胞）的转换系统和具有剥削竞争的菌落中两个物种（物种A和物种B）的转换系统，利用随机动力学方法和计算机模拟技术，对表型转换级联中的随机动力学性质以及噪声的传播机制进行了深入的研究，取得了以下研究成果:　　(1)对结肠隐窝中细胞种群的随机动力学进行了研究。在正常结肠隐窝中，干细胞分化成短暂扩增细胞，短暂扩增细胞继续分化成完全分化细胞。当两个分化速率受到线性反馈的调控时，三种细胞表型会达到稳定态。利用Langevin理论对该模型进行讨论，得到了三个细胞表型在稳态附近的Fano因子、协方差以及敏感性等公式。对所得结果进行数值模拟，发现:(i)随着短暂扩增细胞的净生长速率的变化，短暂扩增细胞和完全分化细胞的稳态数目呈现出近似阈值行为，即短暂扩增细胞和完全分化细胞的增长可以分成三个区域:控制区、过渡区和非控区。(ii)随着短暂扩增细胞的净生长速率的增加，短暂扩增细胞或完全分化细胞中的相对内噪声（即Fano因子）在过渡区内出现一个最大值。当干细胞的分化率和净生长速率不变时，干细胞与短暂扩增细胞之间的协方差在过渡区也出现一个最大值。然而，短暂扩增细胞或完全分化细胞对短暂扩增细胞的净生长速率的敏感性在过渡区却存在一个最小值。　　(2)对稳态附近不同表型转换级联中的噪声和噪声传播特性进行了研究。提出了随机表型转换的一般模型;对该模型的主方程进行线性噪声近似，并进行规范化变换，得到表型转换级联中噪声传播的一般公式。将该公式应用于不同的表型转换级联系统中，发现:　　(i)在具有剥削竞争的菌落中，物种A与物种B之间的相互转换形成双向表型转换级联。在该级联中，系统的随机环境由级联中全部组成部分共同提供。因此，每个表型的总噪声由内噪声、从其他表型传播而来的传递噪声以及由于表型间的相互转换而产生的转换噪声三部分组成;表型间的相互转换使内噪声增加了一个额外内噪声，即内噪声包括纯内噪声和额外内噪声，从而使内噪声加强;由于转换噪声相对较小而可以忽略不计，所以每个表型的总噪声主要由内噪声和传递噪声决定。　　(ii)在结肠隐窝，干细胞和短暂扩增细胞的定向分化形成单向表型转换级联。在该级联中，下游表型的随机环境仅由上游表型提供。因此，上游表型中仅有纯内噪声，而下游表型中的总噪声包括纯内噪声、从上游表型传播而来的传递噪声以及由于表型间的转换而产生的转换噪声三部分组成;由于内噪声和转换噪声相对较小而可以忽略不计，所以下游表型中的总噪声主要由传递噪声决定。