Real-time imaging of butterfly wing tissues: a system constitutive approach

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K06724
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44040:Morphology and anatomical structure-related
• Research Institution: University of the Ryukyus
• Principal Investigator: Otaki Joji 琉球大学, 理学部, 教授 (70360211)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 色模様形成 / 翅形成 / チョウ / リアルタイムイメージング

Outline of Final Research Achievements

This study discovered that the pupal wing tissue must have a physical contact with cuticle for normal color pattern development in butterflies. Such a contact is required for morphogenic molecules from organizers to act on surrounding cells. Because chitin is the major component of cuticle, its dynamics in cells were observed. chitin objects were produced near nuclei, from which the chitin objects appear to be extended to the surface and depth of the epithelial sheet. The objects extending to the surface may be scale precursors. On the other hand, this study established a method for directly delivering proteins such as antibodies to cells of the epithelial sheet. This method enabled researchers to inhibit protein functions for color pattern formation in vivo in real-time without using a genome editing method.

Free Research Field

分子生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

生物の発生を考えるうえで、形成体とモルフォゲンの機能は最重要であるが、まだ解明されていない部分が多く残されている。本研究は、チョウの翅の色模様形成過程を対象にして、形成体とモルフォゲンの機能をリアルタイムイメージングを駆使して捉えようとする研究である。チョウの翅という実験系の利点を活かすことで得られた形成体とモルフォゲンに関する知見は、チョウに留まることなく、動物全体に一般化できると思われるため、本研究の学術的な意義は大きい。また、蛋白質導入方法も、さまざまな実験系に適用することができると思われ、汎用性が高い技術である。蛋白質導入法は投薬技術と直結しているため、今後さらに注目されると思われる。