Molecular basis for camouflage pattern formation in insects

• Project/Area Number: 20017007
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: FUJIWARA Haruhiko The University of Tokyo, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (40183933)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥16,000,000 (Direct Cost: ¥16,000,000); Fiscal Year 2009: ¥8,000,000 (Direct Cost: ¥8,000,000); Fiscal Year 2008: ¥8,000,000 (Direct Cost: ¥8,000,000)
• Keywords: Camouflage / mimicry / pattern formation / pigmentation / insects / 擬態 / アゲハ / カイコ / 紋様形成 / 色素合成 / メラニン形成 / 表皮 / クチクラ

Research Abstract

To understand the pattern formation mechanism of the larval camouflage markings in Lepidoptera such as swallowtails and the silkworm, we analyzed gene expression in larval epidermis exhaustively by several molecular biological methods, and identified many specific genes involved in the pattern formation. We also analyzed several marking and pigmentation mutants of the silkworm, and found that the responsible genes of mutants are involved in melanin synthesis pathway or Wnt1 signaling pathway. These results reveal novel molecular basis for the marking pattern formation that has not been clarified so far.

Research Products

• [Journal Article] RNA interference in Lepidoptera : an overview of successful and unsuccessful studies and implications for experimental design. (2011)
  • Author(s): Olle Terenius, et al.
  • Journal Title: J.Insect Physiol 57 Pages: 231-245
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Species-specific coordinated gene expression and trans-regulation of larval color pattern in three swallowtail butterflies. (2010)
  • Author(s): Shirataki, H. Futahashi, R., Fujiwara, H.
  • Journal Title: Evolution and Development 12 Pages: 305-314
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Caterpillar color patterns are determined by a two-phase melanin gene pre-patterning process : new evidence from tan and laccase2. (2010)
  • Author(s): Futahashi, R., Banno Y., Fujiwara, H.
  • Journal Title: Evolution and Development 12 Pages: 157-167
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 擬態の一面をさぐる-昆虫の体表紋様形成の分子機構(生き物の不思議) (2010)
  • Author(s): 藤原晴彦、山口淳一
  • Journal Title: 遺伝7月号 vol 64 Pages: 11-16
• [Journal Article] 体表の紋様がまだらになるカイコ(1枚の写真館) (2010)
  • Author(s): 藤原晴彦
  • Journal Title: 細胞工学 29 Pages: 415-415
• [Journal Article] Caterpillar color patterns are determined by a two-phase melanin gene pre-patterning process : new evidence from tan and laccase2. (2010)
  • Author(s): Futahashi, R., Banno Y., Fujiwara, H.
  • Journal Title: Evolution and Development Volume: 12 Pages: 157-167
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Creation of a novel telomere-cutting endonuclease based on the EN domain of telomere-specific non-LTR retrotransposon, TRAS1. (2010)
  • Author(s): Yoshitake, K., Aoyagi, H., Fujiwara, H.
  • Journal Title: Mobile DNA Volume: 1 Pages: 13-13
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural basis for telomerase catalytic subunit TERT binding to RNA template and telomeric DNA. (2010)
  • Author(s): Mitchel, M., Gillis, A., Futahashi, M., Fujiwara, H., Skordalakes, E.
  • Journal Title: Nature Structural and Molecular Biology Volume: 17 Pages: 513-518
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Species-specific coordinated gene expression and trans-regulation of larval color pattern in three swallowtail butterflies. (2010)
  • Author(s): Shirataki, H.Futahashi, R., Fujiwara, H.
  • Journal Title: Evolution and Development Volume: 12 Pages: 305-314
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 体表の紋様がまだらになるカイコ(1枚の写真館) (2010)
  • Author(s): 藤原晴彦
  • Journal Title: 細胞工学 Volume: 29 Pages: 415-415
• [Journal Article] 擬態の一面をさぐる-昆虫の体表紋様形成の分子機構(生き物の不思議) (2010)
  • Author(s): 藤原晴彦、山口淳一
  • Journal Title: 遺伝 Volume: 64/4 Pages: 11-16
• [Journal Article] 転移因子によるゲノム言語の構築と進化 (2009)
  • Author(s): 長内美瑞子、藤原晴彦
  • Journal Title: 実験医学増刊号「バイオデータベースとソフトウェア最前線」 Pages: 1173-1175
• [Journal Article] 研究をささえるモデル生物 (2009)
  • Author(s): 藤原晴彦
  • Journal Title: Emerging model organismsアゲハ Pages: 197-197
• [Journal Article] 染色体の端を守る"動く遺伝子 (2009)
  • Author(s): 藤原晴彦
  • Journal Title: 日経サイエンス特集号「生命の起源」 Volume: 168 Pages: 134-142
  • NAID: 140000294123
• [Journal Article] Genome-wide identification of cuticular protein genes in the silkworm, Bombyx mori. (2009)
  • Author(s): Futahashi, R., Okamoto, S., Kawasaki, H., Zhong, Y-S., Iwanaga, M., Mita, K., Fujiwara, H.
  • Journal Title: Insect Biochem.Mol.Biol. (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genome-wide screening and characterization of transposable elements and their distribution analysis in the silkworm, Bombyx mori. (2009)
  • Author(s): Osanai, M., Suetsugu, Y., Mita, K., Fujiwara, H.
  • Journal Title: Insect Biochem.Mol.Biol. (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The genome of a lepidopteran model insect, the silkworm Bombyx mori. (2009)
  • Author(s): The international silkworm genome consortium (including Fujiwara, H., Futabashi., R., Osanai, M.) :
  • Journal Title: Insect Biochem.Mol.Biol. (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] yellow and ebony are the responsible genes for the larval color mutants of the silkworm Bombyx mori. (2008)
  • Author(s): Futahashi, R., Sato, J., Meng, Y., Okamoto, S., Daimon, T., Yamamoto, K., Suetsugu, Y., Narukawa, J., Takahashi, H., Banno, Y., Katsuma, S., Shimada, T., Mita, K., Fujiwara, H.
  • Journal Title: Genetics 180 Pages: 1995-2005
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of stage-specific larval camouflage associated genes in the swallowtail butterfly (2008)
  • Author(s): Futahashi, R., Fujiwara, H.
  • Journal Title: Papilio xuthus.Dev.Genes Evol. 218 Pages: 491-504
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Catalogue of epidermal genes : genes expressed in the epidermal cells during molt of the silkworm (2008)
  • Author(s): Okamoto, S, Mita, K., Futahashi, R., Kojima, T., Fujiwara, H.
  • Journal Title: B.mori.BMC genomics 9 Pages: 396-396
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genome-wide screening and characterization of transposable elements and their distribution analysis in the silkworm (2008)
  • Author(s): Osanai-Futahashi, M., Suetsugu, Y., Mita, K., Fujiwara, H.
  • Journal Title: Bombyx mori.Insect Biochem.Mol.Biol. 38 Pages: 1046-1146
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genome-wide identification of cuticular protein genes in the silkworm (2008)
  • Author(s): Futahashi, R., Okamoto, S., Kawasaki, H., Zhong, Y-S., Iwanaga, M., Mita, K., Fujiwara, H.
  • Journal Title: Bombyx mori.Insect Biochem.Mol.Biol. 38 Pages: 1138-1146
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The international silkworm genome consortium (2008)
  • Author(s): Fujiwara, H., Futahashi,, R., Osanai, M.
  • Journal Title: The genome of a lepidopteran model insect, the silkworm Bombyx mori.Insect Biochem and Molec.Biol. 38 Pages: 1086-1145
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tribolium genome sequencing consortium (2008)
  • Author(s): Fujiwara, H., Osanai, M.
  • Journal Title: The genome of the model beetle and pest Tribolium castaneum.Nature 452 Pages: 949-955
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Positional cloning of Bombyx wingless loci flugellos (fl) reveals a critical role of fringe that is specific for wing morphogenesis. (2008)
  • Author(s): Sato, K., Matsunaga, M. T., Futahashi, R., Kojima, T., Mita, K., Bannno, Y., Fujiwara, H.
  • Journal Title: Genetics 179 Pages: 875-885
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Juvenile hormone regulates butterfly larval pattern switches (2008)
  • Author(s): Futahashi, R., Fujiwara, H
  • Journal Title: Science 319 Pages: 1061-1061
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The genome of the developmental model beetle and pest Tribolium castaneum (2008)
  • Author(s): Tribolium genome sequencing consortium (including Fujiwara, H., Osanai, M.)
  • Journal Title: Nature 452 Pages: 949-955
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Positional cloning of Bombyx wingless loci flugellos (fl) reveals a critical role of fringe that is specific for wing morphogenesis. (2008)
  • Author(s): Sato, K., Matsunaga, M.T., Futahashi, R., Kojima, T., Mita, K., Bannno, Y., Fujiwara, H
  • Journal Title: Genetics 179 Pages: 875-885
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Catalogue of epidermal genes : genes expressed in the epidermal cells during molt of the silkworm, B.mori. (2008)
  • Author(s): Okamoto, S, Mita, K., Futahashi, R., Kojima, T., Fujiwara, H.
  • Journal Title: BMC genomics 9 Pages: 396-396
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of stage-specific larval camouflage associatd genes in the swallowtail butterfly, Papilio xuthus. (2008)
  • Author(s): Futahashi, R., Fujiwara, H.
  • Journal Title: Dev.Genes Evol. 218 Pages: 491-504
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Female-specific wing degeneration is triggered by ecdysteroid in the cultures of wing discs from the bagworm moth, Eumeta variegata (Insecta : Lepidoptera, Psychidae). (2008)
  • Author(s): Niitsu S., Lobbia, S., Izumi, S., Fujiwara, H. :
  • Journal Title: Tissue and Cell Res. 333 Pages: 169-173
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 転移因子によるゲノム言語の構築と進化 (2008)
  • Author(s): 長内美瑞子、藤原晴彦
  • Journal Title: 実験医学増刊号「バイオデータベースとソフトウェア最前線」(羊土社) Pages: 1173-1175
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] アゲハ幼虫の擬態紋様をきりかえるホルモンの解明 (2008)
  • Author(s): 二橋亮、藤原晴彦
  • Journal Title: バイオサイエンスとインダストリー 66 Pages: 363-365
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 昆虫の擬態紋様形成の 分子機構と進化プロセスの解明 (2010)
  • Author(s): 藤原晴彦
  • Organizer: 公開シンポジウム「複合適応形質の進化」
  • Place of Presentation: 東大農学部
  • Year and Date: 2010-09-17
• [Presentation] カイコおよび昆虫の染色体末端構造に関する研究 (2010)
  • Author(s): 藤原晴彦
  • Organizer: 第80回日本蚕糸学会記念大会「蚕糸学会賞受賞講演」
  • Place of Presentation: 信州大学
• [Presentation] Co-evolution of telomerase and telomere-specific LINEs in higher insects. (2010)
  • Author(s): Fujiwara, H., Futahashi, M.
  • Organizer: The 2nd ASM meeting "Mobile DNA".
  • Place of Presentation: Montreal, Canada
• [Presentation] アゲハチョウの擬態に関わる紋様・色素形成 (2009)
  • Author(s): 藤原晴彦
  • Organizer: 第10回構造色シンポジウム
  • Place of Presentation: 日本ペイント株式会社
  • Year and Date: 2009-11-13
• [Presentation] 昆虫のテロメアに共存するレトロトランスポゾンの機能と進化 (2009)
  • Author(s): 藤原晴彦、二橋美瑞子
  • Organizer: 第82回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2009-10-24
• [Presentation] 鱗翅目昆虫の幼虫斑紋形成におけるWnt1の機能 (2009)
  • Author(s): 藤原晴彦
  • Organizer: 第80回日本動物学会大会第6回色素細胞シンポジウム
  • Place of Presentation: 静岡コンベンションセンター
  • Year and Date: 2009-09-17
• [Presentation] シロオビアゲハの擬態紋様に関与する遺伝子の探索 (2009)
  • Author(s): 西川英輝、藤原晴彦
  • Organizer: 第80回日本動物学会大会第6回色素細胞シンポジウム
  • Place of Presentation: 静岡コンベンションセンター
  • Year and Date: 2009-09-17
• [Presentation] LINEを利用した配列特異的遺伝子導入システムの開発 (2009)
  • Author(s): 藤原晴彦、黒木あづさ、二橋美瑞子、谷田部春香、川島朋子
  • Organizer: 第81回日本遺伝学会大会ワークショップ
  • Place of Presentation: 信州大学
  • Year and Date: 2009-09-16
• [Presentation] チョウ目昆虫の幼虫紋様形成機構:アゲハとカイコの比較解析研究 (2009)
  • Author(s): 二橋亮、藤原晴彦
  • Organizer: 第81回日本遺伝学会大会ワークショップ
  • Place of Presentation: 信州大学
  • Year and Date: 2009-09-16
• [Presentation] 昆虫の擬態紋様形成のしくみを探る (2009)
  • Author(s): 藤原晴彦
  • Organizer: 日大シンポジウム動物の不思議を科学する
  • Place of Presentation: 東京世田谷、日大文理学部国際会議場
  • Year and Date: 2009-06-20
• [Presentation] 昆虫の擬態紋様形成のしくみを探る (2009)
  • Author(s): 藤原晴彦
  • Organizer: 日大シンポジウム動物の不思議を科学する
  • Place of Presentation: 日大文理学部国際会議場
  • Year and Date: 2009-06-20
• [Presentation] 鱗翅目昆虫の幼虫紋様形成の分子機構 (2009)
  • Author(s): 藤原晴彦、二橋亮、山口淳一
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会大会ワークショップ「昆虫と関連生物の多様性と進化メカニズムを探る」
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] 2種類のrDNA特異的LINE;R2、R8の標的特異的転移を担う領域の探索 (2009)
  • Author(s): 木村安寿、木村奈津子、二橋美瑞子、藤原晴彦
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] 標的特異的LINE R2Olのゼブラフィッシュでの転移メカニズム:5'UTRの重要性 (2009)
  • Author(s): 水野紗耶香, 谷田部春香, 川島朋子, 黒木あづさ, 藤原晴彦
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] 宿主のテロメア配列に応じたテロメア特異的LINEの標的配列特異性の変化を担うドメインの探索 (2009)
  • Author(s): 二橋美瑞子、藤原晴彦
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] rDNA特異的LINE・R7の正確な逆転写開始には3'末端のpolyA配列が必要である (2009)
  • Author(s): 早瀬真弓、近藤真理子、黒木あづさ、二橋美瑞子、藤原晴彦
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] 鱗翅目昆虫の幼虫紋様形成の分子機構、第32回日本分子生物学会大会ワークショップ「昆虫と関連生物の多様性と進化メカニズムを探る」 (2009)
  • Author(s): 藤原晴彦、二橋亮、山口淳一
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] Microarray-based gene expression profiles in stage-specific larval body markings of the swallowtail butterfly, Papilio xuthus. (2009)
  • Author(s): Futahashi, R., Fujiwara, H.
  • Organizer: The 8th International Workshop on the Molecular Biology and Genetics of the Lepidoptera
  • Place of Presentation: Orthodox Academy, Crete, Greece
• [Presentation] wnt1 plays a crucial role in the spot marking formation on larval segment of Lepidoptera. (2009)
  • Author(s): Yamaguchi, R., Yamamoto, K., Narukawa, J., Banno, Y., Mita, K., Fujiwara, H.
  • Organizer: The 8th International Workshop on the Molecular Biology and Genetics of the Lepidoptera
  • Place of Presentation: Orthodox Academy, Crete, Greece
• [Presentation] Morphological evolution of antennal structure in Lepidoptera. (2009)
  • Author(s): Ando, T., Kojima, T., Fujiwara, H.
  • Organizer: The 8th International Workshop on the Molecular Biology and Genetics of the Lepidoptera
  • Place of Presentation: Orthodox Academy, Crete, Greece
• [Presentation] 蝶の擬態紋様形成の分子メカニズム (2008)
  • Author(s): 藤原晴彦
  • Organizer: 琉球大学分子生命科学研究センターシンポジウム「南を拓く分子生命科学」
  • Place of Presentation: 琉球大学分子生命科学研究センター
  • Year and Date: 2008-06-06
• [Presentation] 昆虫の擬態紋様形成の分子基盤 (2008)
  • Author(s): 藤原晴彦
  • Organizer: 平成20年度特定領域比較ゲノム班会議・講演会
  • Place of Presentation: 学術総合センター(一ツ橋)
  • Year and Date: 2008-05-31
• [Presentation] ゲノム情報から探る擬態紋様の分子基盤 (2008)
  • Author(s): 藤原晴彦
  • Organizer: 東大21COEシンポジウム「ゲノム言語から読み解くゲノムと生命システム」
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2008-04-12
• [Presentation] だましのテクニックーアゲハに見る擬態の不思議 (2008)
  • Author(s): 藤原晴彦
  • Organizer: NPO法人くらしとバイオプラザ21主催第30回バイオカフェ
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2008-04-11
• [Presentation] 鱗翅目昆虫の擬態紋様形成の遺伝的基盤 (2008)
  • Author(s): 藤原晴彦、山口淳一、二橋亮、岡本俊、三田和英、山本公子
  • Organizer: 第10回日本進化学会シンポジウム「適応進化を支えた遺伝基盤」
  • Place of Presentation: 東京大学駒場キャンパス
• [Presentation] 28S rDNA特異的LINE・R2の標的特異性の進化 (2008)
  • Author(s): 瀬戸陽介、木村奈津子、藤原晴彦
  • Organizer: 第10回日本進化学会
  • Place of Presentation: 東京大学駒場キャンパス
• [Presentation] カイコの無翅変異体、無脚変異体から見える昆虫の発生プロセス (2008)
  • Author(s): 藤原晴彦、渡辺さくら、佐藤薫、小嶋徹也、三田和英、山本公子、伴野豊
  • Organizer: シンポジウム「カイコゲノムが拓く新たな生物学」、第31回日本分子生物学会、第81回日本生化学会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
• [Presentation] テロメア特異的LINE・SART1の5'UTRは転写・翻訳両方の制御を行う (2008)
  • Author(s): 宮下雄士、近藤真理子、二橋美瑞子、藤原晴彦
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会、第81回日本生化学会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
• [Presentation] R201を用いたヒト細胞における配列特異的遺伝子導入 (2008)
  • Author(s): 川島朋子、谷田部春香、二橋美瑞子、近藤真理子、谷英樹、松浦善治、藤原晴彦
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会、第81回日本生化学会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
• [Presentation] 標的特異的遺伝子導入ッールとしてのレトロトランスポゾンR201 (2008)
  • Author(s): 谷田部春香、川島朋子、瀬戸陽介、藤本浩文、前川秀彰、黒木あづさ、藤原晴彦
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会、第81回日本生化学会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
• [Presentation] 宿主のテロメア配列とそれを標的とするレトロトランスポゾンの共進化 (2008)
  • Author(s): 二橋美瑞子、藤原晴彦
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会、第81回日本生化学会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
• [Presentation] 人工テロメア切断酵素のDNA結合ドメインの最適化 (2008)
  • Author(s): 吉武和敏、藤原晴彦
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会、第81回日本生化学会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
• [Presentation] 鱗翅目昆虫の擬態紋様形成の遺伝的基盤 (2008)
  • Author(s): 藤原晴彦、山口淳一、二橋亮、岡本俊、三田和英、山本公子
  • Organizer: 第10回日本進化学会シンポジウム「適応進化を支えた遺伝基盤」
  • Place of Presentation: 東京大学 駒場キャンパス
• [Presentation] Ability of sequence-specific retrotransposition of medaka R2 (R201) in widespread animals from insect to human cells. (2008)
  • Author(s): Fujiwara, H., Yatabe, H., Tamefusa, J., Kojima, K.K., Fujimoto, H., Kawashima
  • Organizer: International Congress of Transposable Element 2008
  • Place of Presentation: Saint-malo, France(サンマロ、フランス)
• [Presentation] Sequence-specific retrotransposition of non-LTR lenient R201 in human cells and fishes. (2008)
  • Author(s): Fujiwara, H.Yatabe, H., Kawashima, T.Kojima, K., Tamefusa, J
  • Organizer: Sixth Annual International Conference on Transposition and Animal Biotechnology
  • Place of Presentation: Berlin, Germany (ベルリン、ドイツ)
• [Book] せめぎあう遺伝子(Austin Burt, Robert Trivers著) (2010)
  • Author(s): 藤原晴彦(監訳)、遠藤圭子(訳)
  • Total Pages: 645
  • Publisher: 共立出版
• [Book] せめぎあう遺伝子(Austin Burt & Robert Trivers著) (2010)
  • Author(s): 藤原晴彦(監訳)、遠藤圭子(訳)
  • Total Pages: 645
  • Publisher: 共立出版
• [Book] 虫たちが語る生物学の未来、カイコの幼虫斑紋から「擬態を探る」 (2009)
  • Author(s): 藤原晴彦
  • Publisher: 財団法人衣笠会
• [Remarks] ホームページ等
  • URL: http://www.idensystem.k.u-tokyo.ac.jp/index.htm
• [Remarks]
  • URL: http://www.idensystem.k.u-tokyo.ac.jp/work.htm
• [Remarks]
  • URL: http://www.idensystem.k.u-tokyo.ac.jp/