节肢动物的表皮主要由几丁质和表皮蛋白组成,不仅可以保护自身免受脱水和食肉动物的侵害,而且构成了防止病原体侵入的物理屏障,是一种多功能结构。前人研究表明类成虫盘生长因子（imaginal disc growth factor,IDGF）属于几丁质酶V家族,通过抵抗几丁质的降解以维持细胞外基质骨架的稳定,参与能量平衡、解毒、先天免疫等复杂的生命活动过程,对昆虫维持正常的生长发育状态和响应逆境胁迫发挥重要作用。通过蛋白质序列比对分析,我们发现鳞翅目昆虫中只有1个IDGF蛋白,而果蝇的基因组中有6个IDGF蛋白。本文以鳞翅目昆虫的代表——家蚕为研究对象,对家蚕IDGF（BmIDGF）的功能进行了初步研究。主要研究结果包括如下:1.首先通过生物信息学解析昆虫IDGF及其同源蛋白几丁质酶状蛋的分子进化。系统发育分析显示鳞翅目物种的IDGF蛋白形成单独的一簇,而且构成IDGF功能结构域Glyco-18结构域的基序在六个远缘物种中非常保守,说明鳞翅目IDGF与其他物种的IDGF有可能从相同的祖先序列进化而来。2.利用CRISPR/Cas9技术,获得了三种不同缺失类型的BmIDGF突变体。表型分析发现在4龄眠结束以后,BmIDGF-7bp突变体的黑色素沉积受到抑制,具体表现为第五腹节的星斑纹消失、第二腹节的半月纹黑色素沉积减少。3.利用透射电子显微镜观察5龄第3天野生型和突变体家蚕表皮的超微结构,发现BmIDGF-7bp突变体表皮几丁质层结构发生改变,而且表皮细胞层积累了大量尿酸颗粒。4.对野生型和BmIDGF-7bp突变体黑色素合成通路基因及上游调控元件的时空表达谱进行分析,结果表明突变体中BmTH,BmDDC和Bmebony及其上游调控基因BmE75A,Bmapt-like,BmToll8/spz3的表达水平在眠期发生显著变化。5.取4龄、4龄眠和5龄野生型和BmIDGF-7bp突变体家蚕的血淋巴进行非靶向代谢组学分析,在三个时间点共鉴定出581个差异代谢物,KEGG分析显示他们主要富集在苯基丙氨酸,β-丙氨酸,嘌呤以及酪氨酸等代谢通路中。进一步分析发现,酪氨酸代谢通路的紊乱使得酪氨酸向黑色素合成的代谢方向受阻,从而抑制突变体的黑色素沉积。综上所述,本课题研究表明BmIDGF具有和双翅目IDGF一样维持正常表皮结构的功能,但同时新发现BmIDGF还影响家蚕黑色素的沉积。研究结果为阐明昆虫色素代谢和斑纹模式多样性的形成机制提供了理论参考。