原始卵泡对生殖库储备至关重要,影响着女性生育能力和生育年限。作为卵母细胞和颗粒细胞组成的功能复合体,原始卵泡的发育离不开细胞间协调互作。单细胞测序技术是当前研究原始卵泡发育的重要手段,已积累了大量基因表达数据。虽然这些数据为探讨卵母细胞和颗粒细胞的互作机制提供了宝贵的数据资源,但目前尚缺乏针对其发育特点进行互作分析的统计模型,这制约了原始卵泡发育机制的研究。本文在单细胞水平上构建卵母细胞和颗粒细胞互作的基因博弈网络模型。把原始卵泡看成卵母细胞和颗粒细胞共同生活的生态系统,系统内细胞间互作遵循进化博弈规律,它们的基因表达同时受自身和对方博弈策略的影响。但进化博弈论的应用依赖用高密度时序基因表达数据构建的动态模型,因而无法直接用于原始卵泡单细胞静态数据研究。本文突破了这一局限,通过引入异速生长律将静态数据“类动态”化,构建类动态常微分方程(quasi-dynamic ordinary differential equation,qd ODE),定量刻画细胞互作模式和互作变化。利用qd ODE模型分析人类原始卵泡单细胞RNA-seq数据,解析基因对细胞互作的调控影响,主要研究结果如下:(1)鉴别出单个基因驱动下的细胞互作模式。发现卵母细胞和颗粒细胞有五种互作模式:互促型、单促型、互抗型、单抗型和利它/损害型,大部分(70%)为促进型,互抗型最少(4%),符合真核生物基因调控正向促进为主的规律。(2)构建了调控细胞发育的基因调控网络。发现网络中单促型和单抗型互作为主,与宏观生态系统中物种互作模式一致。但两类细胞的网络结构差别很大,提示内部的基因调控机制不同。原始卵泡发育中,卵母细胞占据主导地位,颗粒细胞处于协从地位。枢纽基因在卵母细胞和颗粒细胞网络中的角色可以互补转换,是两类细胞互作的桥梁。(3)探寻到卵母细胞早-晚期信号交流中关键基因的互作模式。通过NODAL信号通路,卵母细胞早期有丝分裂阶段传递信号到晚期减数分裂阶段,促使后者行使生殖细胞功能。获得信号通路中关键基因互作调控的变化,为解析有丝分裂阶段过渡到减数分裂阶段提供线索。(4)构建出卵母细胞间互作网络。发现细胞间互作当阶段相同时趋于竞争,阶段不同时趋于合作,互作模式因发育阶段而异,异质性和互作性是细胞发育和优胜劣汰的需要。本文首次根据原始卵泡的发育特点构建细胞互作的基因博弈网络模型,探讨细胞互作模式及其调控机制,为生殖医学研究提供了一个重要的分析工具。