碳降解物阻遏现象在众多微生物中广泛存在,指的是当微生物生长在含有葡萄糖或其它能被微生物快速利用的糖为碳源的环境中,具有降解或代谢其它碳源的功能蛋白质合成就会受到抑制,即碳源的一些降解代谢物可以抑制碳分解代谢相关蛋白的合成。为找出受碳降解物阻遏调控的基因和所有引起碳降解物阻遏的降解物小分子,本研究以Escherichia coli K^-12野生型菌株NCM3722作为研究对象,使用恒化器在氮源缺乏和碳源缺乏条件下培养大肠杆菌,通过控制泵速使菌体在不同的生长速率(0.2 h^-1、0.4 h^-1、0.6 h^-1和0.9 h^-1)下稳定生长,研究这四个阶段菌体的转录组和代谢组变化。我们利用RNA-Seq技术研究以上两种条件下,四个不同生长速率下的转录组变化情况。转录组测序分析了全基因组4522个基因,发现在氮源缺乏条件下31.9%的基因表达与生长速率相关,而在碳源缺乏条件下40.3%的基因表达与生长速率相关。在这两种条件下有1008个共同变化的基因,这些基因中30.2%的基因随生长速率上升而下调,64.8%的基因随生长速率上升而上调,5.0%的基因随生长速率的变化趋势相反。对这些与生长速率相关的基因进行聚类富集分析,结果显示这些基因主要与碳源代谢、氨基酸代谢、能量代谢、核苷酸代谢、信号转导等通路有关。对在氮源缺乏条件下和碳源缺乏条件下随生长速率上升变化趋势相反的51个基因进一步分析,找到23个未经报道的可能主要受碳降解物阻遏调控的基因。为验证转录组测序数据的准确性,以recA为内参基因,通过real-time PCR实验检测了gltB、aceB和astC基因分别在碳源和氮源缺乏条件下最低生长速率0.2 h^-1和最高生长速率0.9 h^-1下的差异倍数,结果与转录组数据十分吻合,说明转录组测序结果可靠。利用GC-MS非靶向代谢组学研究在碳源缺乏和氮源缺乏条件下菌体和菌液代谢物种类及其变化水平,结果检测到的物质峰个数各有715和951个,最终定性的代谢物在菌体中各有218和282个,菌液中各有191和249个。通过比较氮源缺乏和碳源缺乏条件下代谢分子随生长速率的变化趋势,找到10个差异代谢产物,并从实验上验证了α-酮戊二酸是引起碳降解物阻遏的降解物小分子之一。而且,通过对转录组和代谢组检测到的TCA循环中的基因和代谢物变化情况进行分析,发现转录组和代谢组结果互相印证。本研究为最终构建完整的碳降解物阻遏调控网络打下基础,并为碳降解物阻遏研究提供新的方法和途径。