微生物-宿主的互作在植物，动物以及人类健康中起着非常重要的作用，为了探索其互作的遗传机制，大量的全基因组关联分析研究被用于定位影响宿主微生物群组成，结构与功能的基因，这些研究也表明对宿主产生的影响不只是单个微生物也依赖微生物之间的相互作用。但如何系统的量化微生物的互作以及对宿主的影响是一个重要的挑战。为解决这一难题，姜立波通过整合行为生态学与基因作图理论，提出了一项关键技术，该技术利用数学模型将微生物的竞争与合作系统的分解为共生，拮抗，攻击和利他网络，并将网络嵌入到基因定位的框架中，同时借助通径分析进一步与表型进行桥接，从而全方位勾画出复杂性状的基因型-微生物网络-表型图谱。通过一套人类肠道微生物数据的验证，这一新技术被证明具有非常好的功效，该研究进一步扩展了复杂性状基因定位理论的范畴，相关论文以题目为“A behavioral model for mapping the genetic architecture of gut-microbiota networks”发表在《Gut Microbes》。
姜立波博士还发展了一项能够识别基因调控网络时空变化的新方法，该方法将系统生物学整体论的观点与进化博弈论相结合重构一个在时间和空间尺度自动侦测，追踪和改变的基因网络。新方法克服了传统方法的局限性，结合多组学数据，推断具有调控方向，类型以及权重的特异性全信息网络，并检测网络随环境以及发育过程中的拓扑变化。该方法被命名为SEGN，这一成果近期以论文“SEGN: Inferring real-time gene networks mediating phenotypicplasticity”发表在计算生物学相关期刊《Computational and Structural Biotechnology Journal》上。北京林业大学计算生物学中心利用这项新技术，深入分析胡杨抗逆相关性状的基因解析大数据，获得了调控树木生长、环境适应性相关的重要调控模块。
两篇论文的第一作者为北京林业大学高精尖中心青年研究员姜立波，北京林业大学为第一单位。两项研究工作得到林木分子设计育种高精尖中心、国家自然科学基金等项目的资助。
论文链接如下：
https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/19490976.2020.1820847
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2001037020303822
