Abstract In diploid cells, maternal and paternal copies of genes usually have similar transcriptional activity. Mammalian allele-specific epigenetic mechanisms such as X-chromosome inactivation (XCI) and imprinting were historically viewed as rare exceptions to this rule. The discovery of mitotically stable monoallelic autosomal expression (MAE) a decade ago revealed an additional allele-specific mode regulating thousands of mammalian genes. However, despite its prevalence, the mechanistic basis of MAE remains unknown. To uncover the mechanism of MAE maintenance, we devised a small-molecule screen for reactivation of silenced alleles across multiple loci using targeted RNA sequencing. Contrary to previous reports, we identified DNA methylation as a key mechanism of MAE mitotic maintenance. In contrast with the binary choice of the active allele in XCI, stringent transcriptome-wide analysis revealed MAE as a regulatory mode with tunable control of allele-specific expression, dependent on the extent of DNA methylation. In a subset of MAE genes, allelic imbalance was insensitive to changes in DNA methylation, implicating additional mechanisms in MAE maintenance in these loci. Our findings identify a key mechanism of MAE maintenance, reveal tunability of this mode of gene regulation, and provide the essential platform for probing the biological role of MAE in development and disease.

In this study, we carried out large-scale leaf spot symptom observation on vineyards in the Krasnodar Krai of Russia and determined their distribution. The incidence and severity of leaf spot were higher on the Euro-American grapevine hybrids (Bianka, Levokumskij, Avgustin, Moldova, Pervenets Magaracha, Dunavski lazur). A total of 433 isolates that belonged to the genus Alternaria were isolated from samples with leaf spot. Pathogenicity testing confirmed the ability of the representative isolates to cause necrosis on the grapevine. The isolates of Alternaria sp. were typed by the loci of internal transcribed spacer (ITS), glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (gapdh), Alternaria allergen a1 (Alt a1), β-tubulin (tub), and translation elongation factor (tef1). Isolates from grapevine causing leaf spot were shown to cluster with isolates of Alternaria. alternata (Fr.) Keissl. and Alternaria. arborescens E.G. Simmons species complex. Of the fungicides tested to inhibit Alternaria growth, the most effective were mixtures, such as pyrimethanil and fluopyram, cyprodinil and fludioxonil, and those that included difenoconazole. The results of the study expand our knowledge of the biodiversity of Alternaria sp. fungi and can be used to limit the spread of Alternaria leaf spot of the grapevine.

ABSTRACT The persistence of patterns of monoallelic expression is a controversial matter. We report a genome-wide in vivo transcriptomics approach based on allelic expression imbalance to evaluate whether the transcriptional allelic patterns of single murine hematopoietic stem cells (HSC) are still present in the respective differentiated clonal B-cell populations. For 14 genes, we show conclusive evidence for a remarkable persistence in HSC-derived B clonal cells of allele-specific autosomal transcriptional states already present in HSCs. In a striking contrast to the frequency of genes with clonal allelic expression differences in clones expanded without differentiation (up to 10%), we find that clones that have undergone multiple differentiation steps in vivo are more similar to each other. These data suggest that most of the random allele-specific stable transcriptional states on autosomal chromosomes are established de novo during cell lineage differentiation. Given that allele-specific transcriptional states are more stable in cells not undergoing extensive differentiation than in the clones we assessed after full lineage differentiation in vivo , we introduce the “ Punctuated Disequilibria” model: random allelic expression biases are stable if the cells are not undergoing differentiation, but may change during differentiation between developmental stages and reach a new stable equilibrium that will only be challenged if the cell engages in further differentiation. Thus, the transcriptional allelic states may not be a stable feature of the differentiating clone, but phenotypic diversity between clones of a population at any given stage of the cell lineage is still ensured.