13C 标记的代谢通量分析（13C labeled metabolic flux analysis, 13C MFA）可以得到更全面的代谢信息，因此高灵敏度、高准确度的13C MFA分析方法是研究代谢通量组学的重要保证。本论文以高灵敏度和高选择性的气相色谱-质谱联用仪（gas chromatography-mass spectrometer, GC-MS） 和液相色谱-串联质谱联用仪（liquid chromatography-mass/mass spectrometry, LC-MS/MS）为分析平台，建立了针对13C MFA的分析检测平台，并以裂殖壶菌为分析对象，检测了对丙酮酸分支位点进行正向和负向扰动的代谢通量变化，主要结果如下： （1）基于GC-MS分析技术，本论文首先建立了裂殖壶菌中心代谢途径重要代谢物的13C标记丰度的衍生、色谱分离和数据矫正方法。N-叔丁基二甲基甲硅烷基-N-甲基三氟乙酰胺（N-tert-butyldimethylsilyl-N-methyltrifluoroacetamide， MTBSTFA）和三氟乙酸（trifluoroacetic acid anhydride, TFAA）被分别用作15种常见氨基酸以及葡萄糖和甘油的GC-MS分析衍生化试剂。17种代谢物的33个分子片段适合于计算代谢物的标记丰度。 （2）为进一步补充标记片段信息，本研究开发适用于13C MFA分析的LC-MS/MS检测方法，针对氨基酸、胞内辅因子特征碎片进行优化，完善了氨基酸标记信息。由于GC-MS检测范围、灵敏度等条件的限制，难以获得全面的代谢物标记信息，开发LC-MS/MS方法能与之相互补充。依据13C MFA分析要求，在氨基酸分析过程中，选取可用于13C MFA解析同位素标记丰度的特征碎片，并对其分离条件进行优化，最终得到了10种具有新标记信息的氨基酸片段。同时分析了胞内反应能量、脂质相关代谢的9种辅因子，由于辅因子碳骨架的复杂性，应用于解析13C标记丰度受到一定局限，但为其定性定量分析提供了基础。 （3）利用13C MFA方法对裂殖壶菌的温度扰动因子进行分析，并确定了乙酰辅酶A分支位点是脂肪酸合成中的关键节点；而后通过丙酮酸分支位点调节乙酰辅酶A供给，分析胞内的通量变化以及脂肪酸组分变化确定该位点是一个半刚性节点。 在温度扰动实验中，分别对磷酸戊糖途径、磷酸烯醇式丙酮酸位点、乙酰辅酶A位点的代谢通量进行比较，发现裂殖壶菌内不饱和脂肪酸合成和磷酸戊糖途径代谢通量呈正相关关系，乙酰辅酶A位点是饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸分配比率不同的关键节点。 丙酮酸经丙酮酸脱氢酶复合体可以高效地转变为乙酰辅酶A，而乙酰辅酶A为脂肪酸链的延长提供原料，且裂殖壶菌内两种脂肪酸合成途径都通过乙酰辅酶A进行从头合成。利用氟化丙酮酸作为负向扰动因子抑制丙酮酸脱氢酶复合体活性，降低乙酰辅酶A的供给；乙酸钾作为正向扰动因子作为乙酰辅酶A前体，提高乙酰辅酶A的供给。两种正负扰动经13C MFA分析胞内碳代谢通量的分布情况，初步确定乙酰辅酶A位点是一个半柔性节点。增加乙酰辅酶A供给培养条件下，对数期的裂殖壶菌胞内乙酰辅酶A供给量较为充足，进一步提高供给可以促进油脂的合成，但是对于脂肪酸组成比例影响不大；降低乙酰辅酶A供给会抑制油脂合成，同时不饱和脂肪酸含量降低，这说明在细胞生长受到抑制的情况下会优先供给饱和脂肪酸的合成。通过裂殖壶菌的13C MFA代谢扰动实验解析了不同扰动因子影响油脂合成的机理，为进一步促进裂殖壶菌工业化应用提供了支持。