家蚕是一种具有重要经济价值的产丝昆虫,仅在幼虫阶段摄取食物营养物质维持其生长发育和繁殖,其生长发育受到多种因素的影响,如温度、营养物质、空气湿度、添加剂等。已有研究表明,添食如氨基酸、维生素、矿物质、微量元素等均可以不同程度的促进或抑制家蚕的生长发育。硒的生物学效应和营养价值呈典型的“两面性”,而硒对家蚕生长发育和繁殖的调控作用至今尚未有报道。本论文调查了添食硒元素对家蚕生长发育的各项生理指标的影响,检测硒在L5D3家蚕及组织、蛹中的富集情况和分布规律;调查了添食硒后,家蚕血淋巴抗氧酶活性、代谢水平及脂肪体基因表达水平,解析硒调控家蚕生长发育的分子机制。本论文的结果明确促进家蚕生长发育的有效硒浓度,明确硒调控家蚕生长发育的分子机理,为把硒开发为蚕的生长调节剂提供理论基础,及对实现养蚕业的高产、高质和稳产具有重要的意义。硒对家蚕生长发育的调控作用具有“两面性”。50μM硒显著促进家蚕的生长发育,其次是100μM。添食50μM硒显著延长家蚕的幼虫期,幼虫体重、体重增值、全茧量、蛹重和雌蛾产卵量均显著增加,幼虫形态、茧壳形态和蛹的饱满度均显著增大。200μM硒抑制家蚕生长发育,具有毒性作用,除延长幼虫期外,幼虫体重、体重增值、茧质(全茧量、茧层量和茧层率)、蛹重、繁殖力(产卵量、造卵量和受精率)、幼虫形态、茧壳形态和蛹的饱满度均显著低于对照组。此外,明确有益-中性-毒性的硒剂量范围为50μM-100μM-200μM。家蚕不同组织对硒的富集能力差异显著。添食不同浓度硒家蚕的同一组织或添食相同浓度硒家蚕的各组织中硒含量均存在差异性,其分布规律均为精巢>头>中肠≈丝腺>表皮>脂肪体,可见精巢和头部中硒含量最高和居次,说明硒很可能影响家蚕的生殖发育和神经系统。此外,脂肪体、中肠和血淋巴中硒含量均以时间和剂量依赖效应的方式显著增加,而蛹(雌雄)中硒含量以时间方式减少、剂量依赖效应的方式显著增加,且雌蛹富集硒的能力比雄蛹强。适量的硒能提高家蚕的抗氧化能力。家蚕血淋巴内CAT、GSH-PX、GST和SOD酶活力经过低浓度硒(50μM和100μM)处理后,显著高于对照组和200μM组,且MDA含量显著降低;而高浓度硒(200μM)显著降低GSH-PX和SOD的酶活力,CAT、GST酶活力和MDA含量与对照组相比无明显变化。硒对家蚕代谢水平的调控。代谢组学分析结果表明,50μM添食组和200μM添食组分别筛选到了78种(43种上调,35种下调)和71种(29种上调,42种下调)差异显著的代谢物,两组共有46种相同的代谢物(13种变化趋势相同,33种变化趋势相反),其中主要的差异代谢物是氨基酸、碳水化合物、脂质、核苷酸代谢产物及衍生物。此外,50μM硒显著增强蚕体血淋巴内海藻糖水解、糖酵解/糖异生、TCA循环和精氨酸合成通路,苯丙氨酸-酪氨酸和色氨酸生物合成、嘧啶代谢和脂质代谢通路受到抑制;而200μM组主要为苯丙氨酸-酪氨酸和色氨酸生物合成和嘌呤代谢通路增强,而海藻糖水解、糖酵解/糖异生、TCA循环和精氨酸合成通路减弱。硒对家蚕转录水平的调控。脂肪体转录组的表达谱结果表明,50μM添食组和200μM添食组差异表达基因(DEGs)分别有912个(371个上调,541个下调)和1420个(1078个上调,342个下调),两组共有412个相同的差异表达基因。KEGG信号通路和定量PCR分析验证:50μM硒显著影响与抗氧化和营养调节有关的过氧化物酶体、脂肪酸代谢、谷胱甘肽代谢、碳水化合物的消化和吸收和脂肪酸合成通路;而200μM硒对编码解毒基因与营养调控有关基因的花生四烯酸代谢、甘油酯代谢、碳水化合物的消化和吸收和蛋白质的消化和吸收通路影响最大。上述结果从表观水平、生理指标、理化性质、代谢水平和基因水平系统地揭示了家蚕对硒添食(有益和毒性)的响应机制,为解释硒影响昆虫代谢机制提供数据基础和研究方法,从而为探究硒调控其它昆虫生长发育机制提供理论依据。