Real-time imaging of butterfly wing tissues

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K07425
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Morphology/Structure
• Research Institution: University of the Ryukyus
• Principal Investigator: Otaki Joji 琉球大学, 理学部, 准教授 (70360211)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: チョウ / 翅組織 / 色模様形成 / リアルタイムイメージング / 蛍光イメージング

Outline of Final Research Achievements

The objective of this study is to clarify developmental mechanisms of color pattern formation and wing shape formation in butterfly wings through real-time observations of these developmental processes in pupae at the cellular and organelle levels. Focusing on a small butterfly, the pale grass blue butterfly, the experimental system for real-time observations of developmental changes was established using fluorescent dyes that stain nuclei, mitochondria, and membrane structures such as Golgi apparatus. With this system, dynamics of the pupal wing tissues was made clear in detail. Furthermore, it was discovered that color pattern formation in butterfly wings depends not only on physical damage and distortions of the tissue but also on physicochemical characters of contact surface (extracellular matrix) of the tissue.

Free Research Field

分子生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

チョウの翅形成および色模様形成のメカニズムの解明に一石を投じることができた。そのメカニズムはチョウに限らず、生物の発生全般に適用されうるものであろう。チョウの場合、色模様形成のシグナルは、翅細胞の特定の位置に存在する形成体（オーガナイザー）と呼ばれる小さな特殊な細胞群から発せられると考えられている。形成体からシグナルが発せられるという考え方は100年ほど前に提案され、発生生物学の最も重要な概念の一つであり、現代生物学全体においても重要なパラダイムとなっているが、その実態は未解明のままである。本研究によってその一部が解明され、今後のさらなる発展のための基盤を形成することができた。