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本研究は、チョウの翅の形態形成および色模様形成について、リアルタイムイメージング技術を駆使して多面的にアプローチする研究である。チョウの成虫の翅は、蛹化直後の蛹の翅組織において形成される。この時期に翅に物理的な歪みが生じていることがこれまでの研究から示唆されているが、詳細については未知のままである。
本研究では、蛹の翅組織の形成過程について、特に辺縁部と眼状紋の焦点部に注目して、リアルタイム・インビボ観察を行った。それらの部分は発生における形成体（オーガナイザー）として機能していることが知られている。これらの形成体部分の細胞は、周辺の細胞とは挙動が異なり、周囲の細胞が縦横に配列されるときにも比較的乱雑な細胞群として認められた。これらの細胞群はその時期においても可動な状態にあり、わずかであるが基部側へ移動することが観察された。これらの結果として作られる成虫の翅の眼状紋においても、細胞の乱雑な配列状態が見られることを確認した。
一方、色模様形成にはクチクラの存在が必須であることがわかっている。クチクラの主成分であるキチンの動態をリアルタイム・インビボ観察で捉えることができた。細胞内にキチンの骨格のようなものが形成されていくとともに、表層部および深部へ向かってキチンの構造体が形成されることがわかった。これらの構造体の一部が最終的に鱗粉形成の核になるのではないかと考えられる。
さらに、本研究において開発した蛋白質導入法を用いて、Distal-lessおよびWinglessの抗体を翅細胞に導入した。その結果、特にDistal-less導入個体において、翅の色模様の変化が観察された。これによって、ゲノム編集技術等に頼らず、蛋白質の機能解析をリアルタイムで行うことができることがわかった。
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