丝腺是家蚕幼虫最具特色的器官,也是养蚕学和生物组织反应器研究的靶标组织。丝腺作为高效的动物丝纤维加工单元,其成就了中国特色和优势的养蚕业,也发展出丝绸这一世界级中华文化和产业名片。人类对家蚕丝腺的好奇心持续了数千年,相关研究成果也层出不穷,但目前还不能完全掌握家蚕茧丝形成的机理,相关机制研究仍然是重要的课题。本文利用实验室创制的家蚕生物钟基因Period敲除突变体系（Per-/-）,从茧型出现显著改变的遗传表型出发,聚焦丝腺发育和丝蛋白质合成与分泌、吐丝行为等不同层次发生的变化和相关调控机制,进一步揭示上述变化与生物钟系统之间的分子联系。主要结果如下:（1）敲除家蚕Per基因改变了茧型,提高了茧丝生产效率。通过TALEN技术构建的Per敲除突变系在多世代饲养的过程中,观察到突变体所结蚕茧外部茧层疏松、茧型显著增大,多维度的调查共同表征了这一稳定的遗传表型。突变体成熟幼虫向体外分泌的丝蛋白增多,显著提高了具有养蚕学经济价值的全茧量、茧层量和茧层率。更为特殊的是丝纤维中丝素蛋白相对含量明显提高,可有效提高茧丝的生产效率。（2）敲除家蚕Per基因通过改变丝腺的丝蛋白合成能力与成熟幼虫吐丝速度影响茧型。5龄中后期突变体家蚕丝腺的发育出现明显变化,中期后部丝腺细胞核内分裂加速导致DNA含量显著高于野生型家蚕,丝腺长度和重量系数也表征了突变体后部丝腺的发育快于野生型。丝素蛋白基因Fib-h、Fib-1和P25,以及调控丝素基因表达的丝腺转录因子Dimm、Sage和Sgf2基因的转录水平都显著上调,储存在丝腺腔内的丝素蛋白也显著增多。突变体中部丝腺的长度和重量与野生型相比没有显著差异,中部丝腺细胞中的丝胶蛋白基因Ser1、Ser2和Ser3的转录水平没有明显上调。表明,突变体幼虫通过促进后部丝腺细胞发育和丝素蛋白质的合成与分泌,提高了丝纤维中丝素蛋白含量和茧丝产量。另一方面,吐丝行为分析结果显示,突变体成熟幼虫在营造茧衣和外部茧层期间吐丝速度较野生型加快,吐丝开始后24h吐出了更多的茧丝。突变体的调节丝物质流速和茧丝粗细的喷丝头的共通管更加细长,兴奋性神经递质多巴胺合成途径的关键酶基因转录水平显著上调,多巴胺分解途径的关键酶与降低吐丝速率的黑化神经肽受体（CrzR）基因的转录水平下调。暗示突变体的茧型疏松与吐丝开始阶段吐丝速度加快、榨丝区挤压加强共同导致的丝素纤维外部液态丝胶包裹减少有关,这从外层茧丝纤维的丝胶含量更低能够得到验证。（3）敲除Per基因影响了生物钟系统与内分泌系统的分子节点为进一步解释敲除钟基因Per影响家蚕丝腺发育和茧型的机制,重分析实验室已获得的细胞水平的ChIP-Sec结果,筛选到生物钟振荡器的转录因子CYCLE能够调控神经递质GABA的受体基因Grd以及类家蚕保幼激素（JH）关键合成酶Jhamt-like基因的转录。一方面,突变体家蚕的脑部神经肽GABA分泌增多,导致下游黑化神经肽的分泌受到抑制,导致吐丝速度加快。另一方面,保幼激素信号通路下游基因Met2、Kr-h1的转录水平在突变体家蚕5龄中期上调,丝腺转录因子Dimm基因的转录水平在5龄后期明显升高。表明敲除钟基因能够通过影响JH信号,促进后部丝腺丝素蛋白合成。（4）研究结论敲除钟基因Per的家蚕,可通过神经递质GABA信号通路,抑制负调控吐丝速率的黑化神经肽,加快成熟幼虫的吐丝速度。还可能通过JH信号通路作用促进后部丝腺的发育和丝素蛋白的合成,提高茧丝产量和丝纤维中丝素蛋白的相对含量。导致茧丝的丝素纤维外层液态丝胶粘连减少,最终出现茧层疏松、茧型变大的表型变化。