Abstract

Human actions are currently threatening the persistence of many species. Loss of genetic diversity and inbreeding can reduce evolutionary potential of species and may even lead to their extinction. Thus, genetic issues should be taken into account in conservation and management of wild and domestic species. In this thesis, I have studied evolutionary and conservation genetics of the taiga bean goose (Anser fabalis fabalis) and the European domestic goose, derived from the greylag goose (A. anser).

The taiga bean goose, a subspecies of the bean goose, is of conservation concern as the population numbers have halved during the recent decades. Due to debated taxonomy of the bean goose, I studied the genomic differentiation between the taiga bean goose and another European subspecies, the tundra bean goose (A. f. rossicus). A subspecies status was verified for these taxa, due to low genome-wide differentiation and extensive gene flow between the subspecies. I also studied genetic structure within breeding taiga bean geese in Finland, but no structure was evident. Genetic diversity was at a moderate level, but signs of inbreeding and gene flow with pink-footed goose (A. brachyrhynchus) were discovered. I also studied subspecies composition of the bean goose hunting bag in Finland and found that about half of the hunting bag consisted of the taiga bean goose. Hunting of the tundra bean goose was concentrated in south-eastern Finland. Thus, by geographically limiting the hunting area, the declining taiga bean goose can be relieved from hunting pressure.

I also studied over a thousand years of evolutionary history of the European domestic goose in Russia using ancient DNA extracted from archaeological bones. Three evolutionary lineages were discovered: domestic geese, eastern domestic/wild greylag geese and taiga bean geese. The taiga bean geese were present probably due to misidentification of bones in fragmented archaeological material. Undoubted domesticated geese were found from the High-Medieval period (11^th century CE) onwards.

Tiivistelmä

Ihmistoiminta uhkaa monien lajien säilymistä. Geneettisen muuntelun vähäisyys ja sukusiitos voivat heikentää lajien evolutiivista potentiaalia ja johtaa jopa sukupuuttoon. Geneettiset näkökohdat tulisi siksi huomioida sekä villien että kesyjen lajien kannanhoidossa ja suojelussa. Tässä väitöskirjassa tutkin taigametsähanhen (Anser fabalis fabalis) ja merihanhesta (A. anser) polveutuneen eurooppalaisen kesyhanhen evoluutio- ja luonnonsuojelugenetiikkaa.

Taigametsähanhi on yksi metsähanhen alalajeista. Sen populaatiokoko on puolittunut viime vuosikymmeninä, joten se on erityisesti suojelun tarpeessa. Metsähanhen taksonomiasta on ollut pitkään ristiriitaisia käsityksiä, joita selvittääkseni tutkin genomisen erilaistumisen määrää taigametsähanhen ja toisen eurooppalaisen alalajin, tundrametsähanhen (A. f. rossicus) välillä. Genomien erilaistumisen vähäisyys ja runsas geenivirta viittaa siihen, että nämä taksonit ovat saman lajin eri alalajeja. Tutkin myös Suomessa pesivien taigametsähanhien geneettistä rakennetta, mutta sitä ei löydetty. Geneettisen muuntelun määrä oli kohtuullisen suurta, mutta havaitsin viitteitä sukusiitoksesta. Lisäksi löysin merkkejä geenivirrasta lyhytnokkahanhen (A. brachyrhynchus) ja metsähanhen välillä. Tutkin myös Suomen metsähanhisaaliin alalajijakaumaa ja havaitsin, että noin puolet saaliista koostui taigametsähanhesta ja puolet tundrametsähanhesta. Tundrametsähanhen pyynti kohdistui Kaakkois-Suomeen, joten metsästysalueen rajaamisella sinne voidaan taantuva taigametsähanhi säästää metsästyspaineelta.

Lisäksi tutkin eurooppalaisen kesyhanhen evolutiivista historiaa yli 1000 vuoden ajalta venäläisistä arkeologisista luista eristetyn muinais-DNA:n avulla. Löysin niistä kolme evolutiivista linjaa, jotka muodostuivat kesyhanhista, itäisistä kesy/merihanhista ja taigametsähanhista. Taigametsähanhilinjan löytyminen näytteistä johtuu luultavasti lajintunnistuksen hankaluudesta pirstaleisessa arkeologisessa luuaineistossa, mistä johtuen taigametsähanhien luut oli tulkittu kesyhanhien luiksi. Varmasti kesytettyjä hanhia aineistossa esiintyi sydänkeskiajalta eli 1000-luvulta lähtien.

Osajulkaisut / Original papers

Osajulkaisut eivät sisälly väitöskirjan elektroniseen versioon / Original papers are not included in the electronic version of the dissertation.

1. Ottenburghs, J., Honka, J., Müskens, G. J. D. M., & Ellegren, H. (2020). Recent introgression between taiga bean goose and tundra bean goose results in a largely homogeneous landscape of genetic differentiation. Manuscript in preparation. https://doi.org/10.1038/s41437-020-0322-z

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version

2. Honka, J., Kvist, L., Baini, S., Searle, J. B., & Aspi, J. (2020). Genetic assessment of a declining goose subspecies that is still being harvested. Manuscript in preparation.

3. Honka, J., Kvist, L., Heikkinen, M. E., Helle, P., Searle, J. B., & Aspi, J. (2017). Determining the subspecies composition of bean goose harvests in Finland using genetic methods. European Journal of Wildlife Research, 63(1). https://doi.org/10.1007/s10344-017-1077-6

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version

4. Honka, J., Heino, M., Kvist, L., Askeyev, I., Shaymuratova, D., Askeyev, O., … Aspi, J. (2018). Over a Thousand Years of Evolutionary History of Domestic Geese from Russian Archaeological Sites, Analysed Using Ancient DNA. Genes, 9(7), 367. https://doi.org/10.3390/genes9070367

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version