Abstract Background Cis-regulatory sequences control gene expression through the coordinated action of transcription factors and their associated partners. Both genetic and epigenetic perturbation of cis-regulatory sequences can lead to novel patterns of gene expression. Phased genome assemblies now enable the local dissection of linkages between cis-regulatory sequences, including their epigenetic state, and gene expression to further characterize gene regulation in heterozygous genomes. Results We assembled a locally phased genome for a mandarin hybrid named ‘Fairchild’ to explore the molecular signatures of allele-specific gene expression. With genome phasing, genes with allele-specific expression were paired with haplotype-specific chromatin states, including levels of chromatin accessibility, histone modifications, and DNA methylation. We found that 30% of variation in allele-specific expression could be attributed to haplotype associated factors, with allelic levels of chromatin accessibility and three histone modifications in gene bodies having the most influence. Structural variants in promoter regions were also associated with allele-specific expression, including specific enrichments of hAT and MULE-MuDR DNA transposon sequences. Mining of cis-regulatory sequences underlying regions with allelic variation in chromatin accessibility revealed a paternally-associated sequence motif bound by ERF48, a target of the Polycomb repressive complex 2 (PRC2), and sequence similarity of this motif corresponded to local levels of H3K27me3, a signature of PRC2 activity. Conclusions Using a locally phased assembly of a heterozygous citrus cultivar, we dissected the interplay between genetic variants and molecular phenotypes with the goal of revealing functional cis-regulatory sequences and exploring the evolution of gene regulation.

ABSTRACT Species of the phylum Blastocladiomycota, early diverging zoosporic (flagellated) lineages of fungi, are vastly understudied. This phylum includes the genus Coelomomyces which consists of more than 80 fungal species that are obligate parasites of arthropods. Known Coelomomyces species lack a complete asexual life cycle, instead surviving through an obligate heteroecious alternation of generations life cycle. Despite their global distribution and interesting life cycle, little is known about the genomics of any Coelomomyces species. To address this, we generated three draft-level genomes and annotations for C. lativittatus representing its haploid meiospore, orange gamete, and amber gamete life stages. These draft genome assemblies ranged in size from 5002 to 5799 contigs with a total length of 19.8-22.8 Mb and a mean of 7416 protein-coding genes. We then demonstrated the utility of these genomes by combining the draft annotations as a reference for analysis of C. lativittatus transcriptomes. We analyzed transcriptomes from across host-associated life stages including infection of larva and excised mature sporangia from the mosquito, Anopheles quadrimaculatus . We identified differentially expressed genes and enriched GO terms both across and within life stages and used these to make hypotheses about C. lativittatus biology. Generally, we found the C. lativittatus transcriptome to be a complex and dynamic expression landscape; GO terms related to metabolism and transport processes were enriched during infection and terms related to dispersal were enriched during sporulation. We further identified five HMG box genes in C. lativittatus , three belonging to clades with mating type (MAT) loci from other fungi , as well as four ortholog expansions in C. lativittatus compared to other fungi. The C. lativittatus genomes and transcriptomes reported here are a valuable resource and may be leveraged toward furthering understanding of the biology of these and other early diverging fungal lineages.