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環境変化が駆動するシジミチョウ科共通の色模様変化と進化のメカニズム

Research Project

Project/Area Number 17J00581
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Evolutionary biology
Research InstitutionTokyo University of Agriculture

Principal Investigator

岩田 大生  東京農業大学, 国際食料情報学部, 特別研究員(PD) (00829806)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywordsチョウ / シジミチョウ科 / タテハチョウ科 / 斑紋形成過程 / 翅組織 / クチクラ / タイムラプス動画 / 濃度勾配モデル / ヤマトシジミ / 表現型可塑性 / 冷却処理 / 遺伝的同化 / 遺伝子発現解析 / イメージング / 色模様進化 / 薬剤処理
Outline of Annual Research Achievements

ヤマトシジミの変化型(外流れ型、内流れ型、消失型)は夏の青森県で大発生したことがある。この変化型の大発生に遺伝的同化が関わっている可能性が、Otaki et al.(2010, BMC Evol Biol 10, 252)によって示唆されている。ヤマトシジミの変化型と類似の斑紋変異を示すチョウが他種でも報告されているが、綿密で体系的な実験が行われ証明されているわけではない。本研究では遺伝的同化が野外において斑紋進化に関わっているかを体系的に研究するとともに、斑紋変化や斑紋形成機構に関する実験も実施した。(1)行動実験、(2)生理学的・薬理学的実験、(3)遺伝子発現解析の3つが2017年度から3年間を通して実施する主な研究であるが、2019年度には(2)に専念した。その結果、ジョウザンシジミ、クロツバメシジミ、アオタテハモドキなど計5種において、ヤマトシジミの変化型に類似の斑紋変化個体を得ることができた。生理学的実験では、斑紋形成機構の解明も目的としているため、2019年度には多くのチョウ(種)で正常型の斑紋形成過程を比較することにした。その結果、シジミチョウ科のクロマダラソテツシジミ、ジョウザンシジミ、クロツバメシジミの前翅裏、タテハチョウ科のアオタテハモドキ、タテハモドキの前翅表において斑紋形成過程のタイムラプス動画を作成することができた。蛹のクチクラが厚く、これまで撮影不可能であったアオタテハモドキ、タテハモドキの前翅の眼状紋を、デジタルマイクロスコープで撮影したところ、鱗粉レベルで模様の上書きが観察できた。その結果、シンプルな濃度勾配モデルが現実のチョウの斑紋形成過程にはあまり適切でないことが支持された。以上のように、本研究により、チョウの斑紋変化機構の一部を証明できただけでなく、斑紋形成機構の解明に有益な研究基盤も構築できた。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results) Presentation (6 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Insights into eyespot color-pattern formation mechanisms from color gradients, boundary scales, and rudimentary eyespots in butterfly wings.2019

    • Author(s)
      Iwata M, Otaki JM
    • Journal Title

      Journal of Insect Physiology

      Volume: 114 Pages: 68-82

    • DOI

      10.1016/j.jinsphys.2019.02.009

    • Related Report
      2019 Annual Research Report 2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Rearing the African Grass Blue Butterfly Zizeeria knysna: Toward the Establishment of a Bioindicator in African Countries2018

    • Author(s)
      Masaki Iwata, Akiko Matsumoto-Oda, Joji M. Otaki
    • Journal Title

      African Study Monographs

      Volume: 39 Issue: 2 Pages: 69-81

    • DOI

      10.14989/231404

    • NAID

      120006473813

    • ISSN
      0285-1601
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Developmental dynamics of butterfly wings: real-time in vivo whole-wing imaging of twelve butterfly species.2018

    • Author(s)
      Iwata M, Tsutsumi M, Otaki JM
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 16848-16848

    • DOI

      10.1038/s41598-018-34990-8

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Morphological abnormality rate of the pale grass blue butterfly Zizeeria maha (Lepidoptera: Lycaenidae) in southwestern Japan: a reference data set for environmental monitoring2017

    • Author(s)
      Atsuki Hiyama, Wataru Taira, Mayo Iwasaki, Ko Sakauchi, Masaki Iwata, Joji M Otaki.
    • Journal Title

      Journal of Asia-Pacific Entomology

      Volume: 20 Issue: 4 Pages: 1333-1339

    • DOI

      10.1016/j.aspen.2017.09.016

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] シジミチョウ科にみられる流れ紋の謎2019

    • Author(s)
      岩田大生, 檜山充樹, 大瀧丈二
    • Organizer
      2019年度 第10 回 好蟻性生物勉強会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] マメ科植物に対するクロマダラソテツシジミの寄主選択2019

    • Author(s)
      星野友希, 岩田大生, 足達太郎
    • Organizer
      日本蝶類学会2019年度大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] マメ科植物で飼育したシジミチョウ科2種の成育の比較―クロマダラソテツシジミにおける食性進化の可能性2018

    • Author(s)
      星野友希, 岩田大生, 足達太郎
    • Organizer
      関東昆虫学研究会第2回大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ヤマトシジミの飼育系の確立とその利用方法について2018

    • Author(s)
      岩田大生, 檜山充樹, 大瀧丈二
    • Organizer
      日本蝶類学会2018年度大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 環境変化が引き起こすヤマトシジミ(鱗翅目、シジミチョウ科)の斑紋変化と進化2017

    • Author(s)
      岩田大生, 檜山充樹, 大瀧丈二.
    • Organizer
      関東昆虫学研究会第1回大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 生きたまま蛹の翅組織を長期観察する手法2017

    • Author(s)
      岩田大生, 大瀧丈二.
    • Organizer
      日本蝶類学会2017年度大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Book] アフリカ昆虫学:生物多様性とエスノサイエンス2019

    • Author(s)
      田付貞洋、佐藤宏明、足達太郎(編)(※6章分担執筆:岩田大生)
    • Total Pages
      320
    • Publisher
      海游舎
    • ISBN
      9784905930655
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      https://masakiiwata.jimdo.com/

    • Related Report
      2018 Annual Research Report

URL: 

Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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