미토콘드리아 시토크롬 c 산화효소 1 (COX1) 유전자 염기서열(658 bp)을 사용하여, 콩 포장에서 채집된 어리팥나방(Matsumuraeses falcana)과 팥나방(Matsumuraeses phaseoli)의 종을 실험실 집단의 종들과 비교하여 동정하였다. COX1 염기서열 분석에서, 어리팥나방 47개체 로부터 10개의 하플로타입이 발견되었고, 종내 유전적 거리는 0.15~0.46%이었다. 이중 하프로타입 A형이 약 70%로 우점형이었다. 팥나방의 30개체로부터는 모두 동일한 하나의 서열만이 확인되었고, 어리팥나방과의 종간 유전적 거리는 4.11~4.61%이었다. 두 종의 COX1 염기서열을 번역한 아미노산 서열은 모두 동일하여 동의적 염기서열 변이(동의치환, 同義置換, synonymous substitution)를 확인할 수 있었다. 포장 조사에 서 두 종의 유충이 콩의 잎과 꼬투리를 가해하였고, 한 포장에서 동시에 발생하였다. 전체 포장에서 어리팥나방의 평균 밀도는 팥나방보다 약 1.5 배 높았다. 이 결과는 콩이 두 종의 동일 기주임을 명백하게 제시하였다. 별도로 이 속의 유충 기생파리로서 Elodia flavipalpis (파리목: 기생파리 과)가 발견되었고, COX1 서열로 동정되었다.

동소동속종인 팥나방(Matsumuraeses phaseoli)과 어리팥나방(M. falcana)(나비목: 잎말이나방과) 사이에 교잡 가능성을 알아보기 위해서 실험실에서 인위적으로 두 종을 교잡시켰다. 두 종의 암수를 교차하여 교미시켰을 때, F1 잡종세대가 발생하였다. 두 잡종세대 집단을 집단 내 및 집단 간 암수를 교차하여 교미시킨 경우들에서, 팥나방 암컷과 어리팥나방 수컷이 교잡되어 생성된 F1 잡종세대 집단(H집단)의 암컷이 같은 집단의 수컷 혹은 다른 집단의 수컷과 교미되었을 때, F2 후대를 거의 생성하지 못했다. 다른 집단으로 만들어진 F2 세대는 집단 내 교미에서 F3 세대를 생성시켰다. F1 잡종세대 집단 암수와 팥나방 혹은 어리팥나방 암수를 각각 교차하여 교미시킨 역교잡 8개 집단 중에서도 H집단의 암컷과 짝지어진 어미세대 수컷 집단 2개는 전혀 산란하지 못했다. 후대가 생성된 다른 6개 집단은 모두 집단 내 암수 교미에서 역교잡 F2 세대를 생성하였다. 이 결과는 팥나방 암컷과 어리팥나방 수컷이 교미하였을 경우 F1 후대잡종을 생성할 수 있으나, 이 F1 후대잡종 암컷은 불임이 되는 것을 나타냈다. 결과적으로 두 종 사이에 접합후 생식단계에서 부분적인 생식격리가 발생할 수 있는 것을 나타냈다.

콩과(Fabaceae) 작물 해충인 팥나방(Matsumuraeses phaseoli)과 어리팥나방(M. falcana) (나비목: 잎말이나방과)은 형태적으로 매우 유사하여 종 구별이 힘든 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 PCR-SSP(PCR with Sequence Specific Primers) 방법으로 두 종을 빠르고 정확하게 구별할 수 있는 판별법을 찾고자 두 종의 미토콘드리아 시토크롬 옥시다제 I(mtCOI) DNA 부분영역(439 bp)의 염기서열을 해독하였다. 그리고 다른 나방 종의 mtCOI 염기서열과 함께 나열하여 비교한 후 팥나방과 어리팥나방에서 종 특이적으로 차이가 나는 단일 뉴클레오티드를 프라이머의 3ʹ말단으로 하는 염기서열 특이 프라이머 조합을 만들었다. PCR 산물들을 전기영동 한 결과, 어리팥나방은 245 bp, 팥나방은 409 bp와 245 bp의 특이적 밴드 패턴을 보여 두 종을 구별할 수 있었다.

콩(Glycine max)과 팥(Vigna angularis) 등 콩과(Fabaceae) 작물 해충인 팥나방 (Matsumuraeses phaseoli)과 어리팥나방(M. falcana) (Lepidoptera: Tortricidae)은 형태적으로 매우 유사하여 종 구별이 힘든 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 PCR-SSP (PCR with Sequence Specific Primers) 방법으로 두 유사종을 빠르고 정확하게 구별할 수 있는 판별법을 찾고자 두 종의 미토콘드리아 시토크롬 옥시다아제 I (mtCOI) DNA 부분영역(439bp)의 염기서열을 해독하였다. 그리고 다른 나방 종의 mtCOI 염기서열과 함께 나열하여 비교한 후 팥나방과 어리팥나방에서 종 특이적으로 차이가 나는 단일 뉴클레오티드를 찾아 염기서열 특이 프라이머 조합을 만들고 PCR을 실시하였다. PCR 산물들을 전기영동 한 결과 어리팥나방은 245bp, 팥나방은 409bp와 245bp 사이즈의 밴드가 특이적으로 나타났으며 멸강나방과 왕담배나방에서는 밴드가 나오지 않았다. 이러한 결과로부터 본 연구에서 만든 염기서열 특이 프라이머 조합이 성페로몬트랩과 포장에서 잡힌 팥나방과 어리팥나방의 성충과 유충, 번데기의 종 구별을 위해 유용할 것으로 기대된다.

Previous studies indicated that Matsumuraeses phaseoli and M. falcana (Lepidoptera: Tortricidae) are separate species since a few differences were observed in genitalia morphology and female sex pheromone composition. A clear difference was detected in the DNA sequences of cytochrome oxidase I of the two species separately collected in different plants and regions. A hybridization test also showed that a post-zygotic reproductive isolation occurred between the species. In field monitoring, however, both species have been caught simultaneously and together in the separate sex pheromone traps installed for the two species around neighboring soybean and red bean fields. Molecular marker-assisted identification with several adults sampled from the trapped insects showed that only ca. 40% of M. phaseoli adults identified as the species by genitalia morphology was the M. phaseoli, while ca. 97% of M. falcana adults identified as the species was the M. falcana. The result indicated that the observation of genitalia did not make a decisive criterion for classification of the insects. Conclusively, it suggested that the sex pheromones of the two species should be studied more precisely although there is a possibility that the two species are hybridized in fields as in laboratory, and speciation is under process.

Two closely related species, the soybean podworm, Matsumuraeses phaseoli, and the podborer, M. falcana, gives differential economic damages on crops. It is difficult to discriminate these potential sympatric species by morphological characters. The goal of this study was to develop a discriminating molecular marker based on polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP). A partial genomic fragment (500 bp) of mitochondrial cytochrome oxidaseⅠ (mtCOI) was sequenced in both species, in which restriction site by Rsa I was selected as a dichotomous marker. PCR-RFLP in the mtCOI region clearly discriminated both species.

Matsumuraeses phaseoli and M. falcana cannot be classified with the external morphological characters. Although differences in the morphology of male genitalia and in the mitochondrial DNA sequence of cytochrome oxidase I between the two species have been found, there is no information that the two species are biologically different species till now. We, therefore in this study, tried to cross the two species to observe postzygotic incompatibility in the next hybrid generations and to know whether the two species are 'biological species' or not. In crossing between the parents, two kinds of F1 hybrids were produced successfully. In inter- and intra-breeding between F1 hybrids, two lines crossed with females of F1 hybrid produced by females of M. phaseoli could not produce F2 adults to show inviability of larvae. The other two lines produced F2 adults successfully and the F2 adults produced F3 larvae in inbreeding. In back-crossing between parents and F1 hybrids, the two lines of 8 breeding lines, in which females of F1 hybrid were produced by females of M. phaseoli, could not produce the next generation of larvae. The other six lines produced F2 adults successfully. The results indicated that maternal factors of F1 hybrid produced by M. phaseoli females contributed to create the incompatibility between the F1 females and other lines. In conclusion, the results showed a postzygotic reproductive isolation between M. phaseoli and M. falcana in part.