生物质能是自然界中的一种可再生清洁能源,具有可获取性强、污染极小、资源总量大等特点,随着世界石油能源越来越匮乏和全球气候的剧烈演变,提高生物质能的生成速率,对能源体系的建立和发展有着十分重要的意义。光合生物蓝细菌聚球藻作为唯一一种可以储存和运输的可再生能源,可通过光合作用将光能转化为储存在生物体内部的生物质能。聚球藻所具有的分布极广、易于存活、强固氮能力和全球碳循环的主要参与者的特点,使它成为近些年来的热门研究对象。生物体将体内各个组分和结构单元相互联系成为一个整体,从生物体细胞代谢全局的角度着手,可对生物体内复杂的功能与作用进行研究。通过对生物体进行代谢网络层面上的研究,可以了解生物体的代谢过程和网络特性,为更好的认识生物体生命演化、促进生物工程进一步发展和生产优良目标代谢物打下坚实的基础。本文以聚球藻的iJB785模型为实验对象,研究代谢网络的特性和内在联系,并利用计算机进行模拟仿真实验。建立基于约束的代谢网络模型,利用通量平衡分析(FBA)敲除不同的反应,通过观察分析这些被敲除的反应对代谢网络中其他反应和重要代谢途径的影响情况,找到影响较大的几个反应,并观察这些反应对生物体目标函数(例如:生物量)的影响情况,根据影响程度分布图,将代谢网络中的反应进行功能性分类。使用通量可变性分析(FVA)得到野生型代谢网络中所有反应的通量可变范围,敲除代谢网络中不同的酶(反应),观察对代谢网络中其他反应最小通量值(minFlux)和最大通量值(maxFlux)的影响情况。在生物的代谢网络系统中,往往存在多个等效的最佳途径,来实现相同的目标值(如生物量),通过均匀随机取样分析可以得到多个等效替代最优解的取值范围,并确定每个反应的最优取值和最优取值范围,并利用散点图矩阵绘制代谢网络中各个反应间关系的散点图,这样便可以迅速的了解到多个反应之间的相关性。传统的基因/反应敲除仿真实验,是一种实验结果全和无比较强烈的方法,这种方法容易使仿真结果产生失真。本文首次将多目标优化方法引入到不同流量之间影响的仿真分析中,预测生物体可能的表现类型,通过不断调整目标或者条件,达到预期效果。对代谢网络中反应之间的关系进行定量研究,使得仿真结果更加符合实际,对了解生物体基因型与表型之间的关系具有重要参考意义。