丝蛋白的纤维化是一个复杂的过程，涉及多种内源和外源因素。金属离子会诱导丝蛋白的构象转变。蚕和蜘蛛的丝腺和丝蛋白中含有多种金属元素，包括钾、钠、钙、铜、锰、镁、锌和铁。此外，金属离子在改变蚕丝蛋白的结构和性质方面非常有效。然而，以前的研究主要集中在单个离子上，而没有分析家蚕丝腺和蚕丝纤维之间整体金属离子环境的动态变化。在之前的研究中，我们发现整体金属离子环境对丝蛋白的结构转变和丝纤维的性能有很大影响。在这项研究中，全面分析了金属元素在家蚕丝腺、蚕茧和茧丝中的空间分布情况。在家蚕丝腺中发现了多种金属元素，其中前丝腺中的含量相对较高。扫描电子显微镜能谱仪系统首次表征了蚕丝和蚕茧横截面上的金属元素分布情况，明确了金属离子在蚕丝中的空间位置，直接证明了金属元素在茧丝中的存在，且不同茧层的含量不同。脱胶实验证实了丝素蛋白中含有大部分金属元素，而丝胶蛋白中含有少量金属元素。此外，在五龄蚕的前部丝腺中，多种金属离子相关基因具有稳定而活跃的转录水平，这说明前部丝腺为丝蛋白维持了一个特定的金属离子环境，有利于丝蛋白的运输和构象转变。这些发现加深了我们对整体金属离子环境与蚕丝纤维形成之间关系的理解，有助于我们进一步构思利用金属离子作为目标来改善蚕丝纤维的机械性能。