人工饲料养蚕改变了几千年来传统蚕桑产业生产模式,突破了传统养蚕业受季节、气候、人力等限制,对保障丝绸业原料茧供应有着极其重要性。然而,实际生产中人工饲料育家蚕丝蛋白合成效率低、产丝量少等问题制约了人工饲料养蚕成效。为探究影响人工饲料育家蚕丝蛋白合成效率的营养调控机制,本研究以人工饲料育和桑叶育家蚕的产丝量差异为切入点,分析影响家蚕产丝量的关键因素,并进行了生物学验证。研究表明人工饲料的氨基酸不平衡是导致人工饲料育家蚕丝蛋白合成效率低的重要因素。在人工饲料中补充Gly和Thr(体内转换成Gly的重要原料)可以起到平衡氨基酸组成,提高人工饲料育家蚕产丝量的作用。此外,发现Gly不仅是合成丝蛋白的重要原料,还可以通过PI3K/Akt/TOR信号传导促进丝腺细胞中的DNA合成,为快速合成丝蛋白提供了重要的遗传物质。这些结果表明,Gly是调控家蚕产丝量的关键限制性氨基酸。进一步通过丝腺转录组和血淋巴代谢组的联合分析发现,与桑叶育家蚕相比,5龄后期人工饲料育家蚕丝腺中差异表达基因(DEGs)主要富集在与能量代谢相关的代谢通路,提示人工饲料育家蚕在丝蛋白合成过程中能量代谢受到了影响;而5龄后期人工饲料育家蚕血淋巴中大部分氨基酸及其代谢物含量显著性升高,且海藻糖、山梨糖、葡萄糖和甘露糖等糖类也显著性升高,这表明人工饲料中蛋白质和碳水化合物供应充足,甚至过量。同时,人工饲料育家蚕血淋巴中乳酸含量的升高暗示可能存在缺氧的情况。验证结果显示,将家蚕饲养环境中氧气的浓度由21.5%提高至23%,可以显著提高家蚕的茧层量和茧层率,并降低血淋巴中的乳酸含量,提示需要进一步优化人工饲料的营养搭配,提高家蚕在丝蛋白合成中对氧气的利用效率。研究结果提示了甘氨酸和氧气含量在调控丝蛋白合成效率上的重要作用,对于深入解析家蚕丝蛋白高效合成的营养调控机制,指导家蚕人工饲料开发和提升工厂化养蚕效益具有一定意义。