家蚕是由野桑蚕经过驯化而成的鳞翅目泌丝昆虫。其泌丝器官是丝腺,经过长期的选择,丝腺变得异常发达,相比野蚕具有更好的泌丝能力,丝质量也更好。家蚕在上千年的进化过程中,茧层重量和大小都在增加,同时蛹体重量和体型也在增大。家蚕几大经济性状相关性研究发现,家蚕茧层重与蛹体重高度相关(遗传相关系数为0.856),表明家蚕茧层重与蛹体重是同时增加或减少的弩数千年来,人们饲养家蚕的主要目的是为了缫制生丝,从而获得生产生活中需要的丝产品。如今人们更关注健康舒适环保,蚕丝产品作为优良的天然纤维无疑将成为人们的首选。然而较低的蚕丝产量成为蚕桑业发展的主要障碍,传统的提高丝蛋白产量的方法都存在一定的局限性。那么,我们是否能通过其他途径来提高蚕丝的产量呢?家蚕在五龄期食下大量的桑叶,前期的营养物质主要用于蚕体的构建,末期的营养物质一部分用于丝的合成,另一部分分配给蛹体储存成能源物质,为蛹蛾期间生命活动及生殖系统发育繁衍后代提供能量。在自然条件下,没有发现茧层大而重,蛹体很小,或者茧层小而轻,蛹体很大的家蚕品系。这表明家蚕丝、蛹之间存在物质能量动态平衡并且有精密的调控机制。本实验室应用锌指核酸酶(zinc finger nuclease, ZFN)技术敲除Fib-H基因(家蚕丝素重链基因,编码的蛋白质是丝素蛋白的重要成分)获得了丝蛋白合成受阻的敲除品系(Bombyx mori Fib-H gene knock-out,Bmfib-HKO),其蚕蛹的大小和体重都显著增加。家蚕的丝蛋白是由丝腺合成的,因而我们设计了人为摘除丝腺的手术,以此完全阻碍丝蛋白的合成,获得了与敲除品系同样的表型。本论文通过以上两种方法成功地阻碍了丝蛋白的合成,使营养物质分配情况发生了改变。我们进一步对这两种实验材料的蛹期血淋巴进行了非靶向代谢组学分析,以期找到调控营养物质分配的关键代谢物。主要研究结果如下：1、Bmfib-H敲除组、摘丝组家蚕蛹期血淋巴的GC-MS代谢组学研究：建立了血淋巴GC-MS代谢组学数据分析方法。数据分析结果显示在Bmfib-HKO及摘丝组分别鉴定到38个和41个差异代谢物。差异代谢物以三羧酸循环中间体、糖及糖醇、氨基酸、脂肪酸、甾醇类物质为主,主要参与的代谢途径包括三羧酸循环、糖代谢、氨基酸代谢、脂肪酸生物合成及甾醇的生物合成等途径。在两组数据中,同时鉴定到20个差异代谢物, 其中6个差异代谢物在丝合成受阻后表达量增高,包括脯氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、色氨酸、苏氨酸及海藻糖；8个差异代谢物降低,包括谷甾醇、胆固醇、磷酸、甘露糖醇、纤维二糖、丙酸等代谢物。2、 Bmfib-H敲除组、摘丝组家蚕蛹期血淋巴LC-MS代谢组学研究：建立了血淋巴LC-MS代谢组学数据分析方法。数据分析结果显示在Bmfib-HKO及摘丝组分别鉴定到177个和236个差异代谢物。差异代谢物包括三羧酸中间体、氨基酸、脂肪酸、酰胺酯类、糖类及杂环等代谢物。它们主要参与的代谢途径包括三羧酸循环、糖代谢、氨基酸代谢、脂肪酸生物合成、嘌呤代谢及生物素干F谢等途径。有52个差异代谢物同时在两组数据中鉴定到,其中有25个差异代谢物住丝合成受阻血淋巴中表达量升高,包括亮氨酸、精氨酸、酪氨酸、赖氨酸、丝氨酸、等氨基酸类差异物及烟酰胺、喹啉、吗啉、苯并咪唑、砜、嘧啶酮等杂环类差异物和一些琥珀酸、丁酸、辛酸等三羧酸循环的中间代谢物。其中有6个差异代谢物表达量降低,包括棕榈酸、硬脂酸、磷酸、亚精胺、喹核碱及生物素。3、GC/LC-MS筛选到差异代谢物的整合分析：整合分析第三章、第四章数据,结果显示通过GC-MS技术在两组实验材料中共同鉴定到20个差异代谢物,LC-MS鉴定到52个差异代谢物。对两种分析方法所得的72个差异代谢物进行进一步的数据分析。拓扑网络图分析结果显示亮氨酸、酪氨酸、精氨酸、脯氨酸在整个网络图发挥关键信息节点的作用。差异代谢途径分析结果显示这几个氨基酸参与了主要的差异代谢途径。氨基酸的丰度分析结果显示在丝蛋白合成受阻后它们含量都显著增加。以上分析结果都显示亮氨酸、酪氨酸、精氨酸、脯氨酸是调控营养物质分配过程中的关键代谢物,可能在营养物质分配过程中起重要的调控作用。