在现代的天体物理观测中，有许多天文现象包括星系旋转曲线、星系团的质量测量、宇宙微波背景辐射的角功率谱等，难以用现有模型进行解释。它们跨越多个尺度——小至星系尺度，大至整个宇宙尺度，需要在模型中额外引入一定的质量才能令观测现象得到很好的解释，而提供这些质量的“物质”却难以用通常的电磁波或中微子手段探测到。这部分物质被称为“暗物质”，它们具有正常的引力相互作用，没有强相互作用和电磁相互作用，寿命很长（显著的长于宇宙的寿命）。对暗物质粒子的成功探测可望引发一场新的物理学革命。目前暗物质探测的最主要方法之一是所谓的间接探测，其目的是探测暗物质湮灭或衰变产生标准模型中的粒子，包括伽马光子、正反中微子、正反电子、正反质子等。在间接探测中，基于伽马光子的探测受到广泛的关注——因为伽马射线可以直接示踪辐射区的具体方位，有助于研究这些辐射与空间暗物质分布的关联性，而且对它们的探测效率显著的高于中微子。但探测过程仍然面临着很多潜在的挑战，其中一个主要的是天体物理过程导致的高能伽马辐射对暗物质信号的污染，因此搜寻具有独特能谱特征的暗物质信号就显得尤为重要。伽马射线线谱就是这样一种信号，因为尚无已知的天体物理机制能产生此类信号，所以它一旦被可靠的探测到，就意味着新物理的发现。为此在攻读博士学位期间，我致力于在Fermi-LAT Pass8数据中搜寻（暗物质）线谱信号。　　论文的第一章是对一些相关的背景进行了介绍，包括暗物质观测证据、暗物质探测方法、暗物质间接探测、Fermi-LAT仪器及数据、暗物质信号搜寻国际研究进展等。　　论文第二章到第四章介绍我们在伽马射线线谱方面的四个工作:(1)利用Fermi-LAT的85个月的观测数据分析了16个近邻星系团方向的伽马射线辐射，我们在～43GeV能量处发现了疑似的线谱信号，该信号一旦在将来得到证实，将是暗物质间接探测领域的重要进展。由于该信号仍较弱，我们给出了对暗物质湮灭到线谱的速度平均的截面（即<σv>xx→γγ）的限制并指出除非星系团普遍具有很高的增强因子(记为BF，对于一个样本的平均值记为BF)，否则星系团给出的限制要显著弱于银心观测给出的限制;(2)针对我们发现的43GeV疑似线谱信号，在假定暗物质起源的前提下应该有<σu>～5×10-28((RF)/103)-1cm3s-1，我们讨论了几种可能的模型，发现要解释观测到的截面通常需要一个较大的耦合参数;(3)我们通过分析Fermi-LAT对银河系卫星星系（包括所有已知的矮星系和大、小麦哲伦星系）长达91个月的伽马射线辐射观测来搜寻暗物质湮灭产生的线谱信号，并给出了相应的线谱湮灭截面的上限，相较于之前基于4年Pass7数据得到的结果，我们的限制显著增强;(4)基于分析Via LacteaⅡN体数值模拟结果得到的暗物质子结构的分布和相关关系，我们模拟了一批银河系附近区域的暗物质子结构群体，并计算了它们的J因子，再结合Fermi-LAT的91个月的观测数据，我们给出了对线谱湮灭截面的限制，这是首次结合N体模拟的结果与高能伽马射线卫星的观测来对线谱湮灭截面做出限制。　　在第五章中扼要介绍了我们在暗物质湮灭产生的伽玛射线连续谱信号搜寻方面的几点研究进展，包括银心GeV超出的物理真实性研究、矮星系TucⅢ方向的疑似GeV辐射信号、2个非认证点源的暗物质晕物理起源的可能性研究。　　此外，在攻读博士期间我还参加了暗物质粒子探测卫星（悟空号）项目并负责伽玛射线分析软件的开发。在第六章我们介绍了悟空号伽玛射线分析软件的数学原理、软件结构、研发进展，并展示了一些初步的结果。我们的结果能很好的吻合Fermi-LAT的观测，这表明我们的伽玛射线分析软件，以及悟空号探测器本身、数据重建、事例筛选、探测器模拟等都是可靠的。　　最后我们对基于悟空号以及Fermi-LAT数据的伽玛射线线谱搜寻的未来进行了展望。