后基因时代的主要工作是解析生物大分子之间的相互作用和由此涌现出的功能。生物网络的研究主要集中在拓扑分析和动力学分析两方面。拓扑分析，主要是用图论的方法，研究其各种拓扑参数以及性质，其中网络基序(network motif)(简称基序)是从生物网络中分解的得到的最小的研究单位，是构成生物网络的“砖块”，是系统生物学中最简单的研究对象。生物网络的另外一个研究单位是模块(module)，是指能够独立完成功能的小规模分子网络。模块的提取是一件非常困难的事情，目前只能靠经验知识。拓扑的研究能够展现生物网络不同于自由网络的特性，以及生物网络内部的功能单位，而对于功能单位的研究导致了合成生物学--基因回路的动力学研究的产生。基因回路目前主要是简单的，能够展现独立功能的小型分子网络，基因回路能够展现许多动力学性质或功能，比如记忆性，鲁棒性，脉冲特性等等。同时，基因回路与电路具有很多相似的性质，比如都有稳态性，而且具有噪声特性。因此系统的分析基因网络的拓扑以及小型生物网络(基因回路)动力学特性对于系统与合成生物学具有重要意义。　　 对于基因网络的拓扑分析，论文构建了E.coli K12转录网络两种形式：基因.基因相互作用网络和操纵子-操纵子相互作用网络。通过对两种网络的子图和模体的分析，得出随子图边数增加，高丰度子图正向选择强度降低，而且低丰度子图正向选择强度升高。该转录网络中，模体Rif和组合的Rif有高丰度和高的正向选择强度。延长的FFL和延长的Rif丰度低，而且正向选择强度也较低。模体的端口分析表明FFL和Rif与周围的网络连接具有选择性，FFL和Rif倾向于使用一个端口的一种作用方式与网络环境连接，而且这个常用端口的连接方式正向选择强度高。　　 对于基因网络的动力学分析，本文专门研究了负反馈基因回路，该回路在生物通路中是较为常见的一种拓扑形式，常被认为是减少基因表达噪音的重要调节模式。这种调节方式正像负反馈放大电路对噪音的抑制那样。一个有趣的问题是如何像负反馈放大电路一样来提高基因表达的增益稳定性和信噪比，我们根据电路和基因回路的相似性，分析基因回路的增益稳定性，以及与基因回路对应的电路模式的信噪比。结果显示，可以通过改变有效输入的方法来提高不同抑制类型的基因回路的增益稳定性，另外，四种不同的负反馈基因回路相对于线性直接调节的基因回路，不能提高信噪比。　　 本文在拓扑网络分析上的发现可以为未来人工模拟的基因网络提供法则性指导-如何按照自然原有的生物网络的规则(principle)来组织网络，另外新的模体的发现，会导致模体的动力学的深入研究，模体的端口分析可能导致模体与网络环境的进化选择的动力学发现。对于负反馈基因回路的研究，基于电路和基因回路在增益稳定性上的相似性，以及信噪比的差异性，意味着这两种系统可以在某种程度上协同进化，因而电路的某些原则可能对基因回路的设计产生影响。