Programmed cell death (PCD) play essential roles in plant growth and development. Stigmatic papilla cells form an indispensable organ for plant reproduction. The lifetime of papilla cells is tightly controlled, and the developmental PCD (dPCD) process is involved in papilla cell death. Hence, papilla cell death is a good model for studying on PCD process. In this study, the dPCD signal was visualized in dying papilla cells by detecting the GUS signal of the PCD-related reporter gene BIFUNCTIONAL NUCLEASE 1 (BFN1). We found that the GUS was not expressed at young stage, but strongly expressed in papilla cells at the ageing stage, indicating the PCD process was triggered to terminate the papilla cell fate. Given this, the RNA-Seq data set, which covered the information of the whole lifespan of papilla cells, was analyzed aiming to understand which genes and pathways were involved in papilla cell death. 37 differential expressed genes (DEGs) were isolated. Moreover, the pathways related to energy production and transportation, autophagy, and plant hormone signal transduction were considered as the key pathways involved in the papilla cell death. 9 types, total of 104 transcriptional factors (TFs) were identified as well. Finally, a putative working model of papilla cell death was integrated. The findings herein will enrich the knowledge of the dPCD-mediated pathway in regulating plant organ/tissue growth, development, senescence, and death. Our study will provide some referential gene resources for studying on the dPCD in other plant organs or tissues.

中文翻译：

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通过转录组分析鉴定衰老的拟南芥乳头细胞中的关键基因和转录因子。

程序性细胞死亡（PCD）在植物生长和发育中起重要作用。柱头状乳头细胞形成植物繁殖必不可少的器官。乳头细胞的寿命受到严格控制，发育PCD（dPCD）过程与乳头细胞死亡有关。因此，乳头细胞死亡是研究PCD过程的良好模型。在这项研究中，通过检测PCD相关报道基因BIFUNCTIONAL NUCLEASE 1（BFN1）的GUS信号，可以使垂死的乳头细胞中的dPCD信号可视化。我们发现GUS在幼年阶段不表达，但在衰老阶段在乳头细胞中强烈表达，这表明触发了PCD过程以终止乳头细胞的命运。鉴于此，RNA-Seq数据集涵盖了乳头细胞整个生命周期的信息，为了了解哪些基因和途径与乳头细胞死亡有关，进行了分析。分离到37个差异表达基因（DEG）。此外，与能量产生和运输，自噬和植物激素信号转导相关的途径被认为是与乳头细胞死亡有关的关键途径。还鉴定出9种类型，共104种转录因子（TFs）。最后，整合了一个假定的乳头细胞死亡工作模型。本文的发现将丰富dPCD介导的途径在调节植物器官/组织生长，发育，衰老和死亡中的知识。我们的研究将为研究其他植物器官或组织中的dPCD提供一些参考基因资源。分离到37个差异表达基因（DEG）。此外，与能量产生和运输，自噬和植物激素信号转导有关的途径被认为是参与乳头细胞死亡的关键途径。还鉴定出9种类型，共104种转录因子（TFs）。最后，整合了一个假定的乳头细胞死亡工作模型。本文的发现将丰富dPCD介导的途径在调节植物器官/组织生长，发育，衰老和死亡中的知识。我们的研究将为研究其他植物器官或组织中的dPCD提供一些参考基因资源。分离到37个差异表达基因（DEG）。此外，与能量产生和运输，自噬和植物激素信号转导相关的途径被认为是与乳头细胞死亡有关的关键途径。还鉴定出9种类型，共104种转录因子（TFs）。最后，整合了一个假定的乳头细胞死亡工作模型。本文的发现将丰富dPCD介导的途径在调节植物器官/组织生长，发育，衰老和死亡中的知识。我们的研究将为研究其他植物器官或组织中的dPCD提供一些参考基因资源。还鉴定出9种类型，共104种转录因子（TFs）。最后，整合了一个假定的乳头细胞死亡工作模型。本文的发现将丰富dPCD介导的途径在调节植物器官/组织生长，发育，衰老和死亡中的知识。我们的研究将为研究其他植物器官或组织中的dPCD提供一些参考基因资源。还鉴定出9种类型，共104种转录因子（TFs）。最后，整合了一个假定的乳头细胞死亡工作模型。本文的发现将丰富dPCD介导的途径在调节植物器官/组织生长，发育，衰老和死亡中的知识。我们的研究将为研究其他植物器官或组织中的dPCD提供一些参考基因资源。