Abstract Epidermal cells are the main avenue for signal and material exchange between plants and the environment. Leaf epidermal cells primarily include pavement cells (PCs), guard cells, and trichomes cells (TCs), which differentiate from protodermal cells or meristemoids. The development and distribution of different epidermal cells are tightly regulated by a complex transcriptional regulatory network mediated by phytohormones, including jasmonic acid (JA), and transcription factors. Understanding how the fate of leaf epidermal cells is determined, however, is still largely unknown due to the diversity of cell types and the complexity of its regulation. Here, we characterized the transcriptional profiles of epidermal cells in 3-day-old true leaves of Arabidopsis thaliana using single-cell RNA-sequencing. We identified two genes encoding BASIC LEUCINE-ZIPPER (bZIP) transcription factors, namely the bZIP25 and bZIP53 , which are highly expressed in PCs and early-stage meristemoid cells. Densities of PCs and TCs were found to increase and decrease, respectively, in bzip25 and bzip53 mutants, compared with wild-type plants. This trend was more pronounced in the presence of JA, suggesting that these transcription factors regulate the development of TCs and PCs in response to JA. IN A NUTSHELL Background Leaf epidermal cells, comprised of trichome cells (TCs), guard cells (GCs), and pavement cells (PCs), are responsible for exchanging materials and information between plants and the surrounding aerial environment. Many genes have been identified in Arabidopsis thaliana and confirmed to be involved in the initiation and differentiation of TCs and PCs. The fate determination of TCs and PCs is tightly regulated by positive and negative regulators at the cellular level. The precise underlying molecular mechanisms responsible for the fate determination of TCs and PCs, however, are still unclear at this time. Question What are the transcriptomic profiles of different leaf epidermal cell types? Can we dissect the genes that are specifically expressed in certain epidermal cell types? What kinds of transcription factors are involved in regulating the fate determination of TCs and PCs? Findings We performed single cell RNA-seq to investigate the transcriptomic profiles of different leaf epidermal cell types and identified differentially expressed genes in each cell type. We found that genes that are involved in jasmonic acid signaling are highly expressed in early-stage meristemoid (EM) cells which can act as the precursor of PCs and perhaps of TCs. To investigate the regulatory mechanisms underlying EM development, we identified the transcription factors (TFs) in EM cells and found that two bZIP TF genes, bZIP25 and bZIP53 , are highly expressed in EMs. Further analyses of these two genes using both loss-of-function and gain-of-function approaches indicated that bZIP25 and bZIP53 are functionally involved in promoting trichome formation but inhibit pavement cell development in response to jasmonic acid. Next steps Besides of bZIP25 and bZIP53, we also identified other key genes, for example FES1B , in leaf epidermal cells. Our next step will be to explore the regulation of other key genes involved in the fate determination of different cell types in leaf epidermis.

ABSTRACT Peach ( Prunus persica ) is an economically significant fruit-bearing tree. The trichomes of peach fruits are essential for their growth and development by playing a protective role against abiotic stresses, such as intense ultraviolet (UV) light, high temperature, cold-induced stress, and biotic stresses, such as pests and disease infestation. However, the mechanism underlying trichome development in peach fruits is unknown. Therefore, spatial transcriptome sequencing technology was used to compare the transcriptomic information seven days after flowering (DAF) of peach and nectarine fruits at an ultra-high resolution. The results revealed significant variations in how fruits at the early development stage responded to stress exposure. Comparatively, nectarine response to stress was significantly magnified than peach. Notably, a novel trichome-related marker gene, Prupe.7G196500 , was identified in peach, which showed a robust function in response to jasmonic acid and wounding. Further, the Prupe.7G196500pro::GUS construct was found to specifically expressed in the trichomes of the true leaves of 10-day-old Arabidopsis thaliana ( Arabidopsis ) seedlings and induced by drought treatment. Finally, gain-of-function analysis showed that Prupe.7G196500 promoted trichomes development. In conclusion, this study identified the cell types and novel marker genes associated with peach fruit. The role of Prupe.7G196500 in positively regulating trichome development was also characterized, thereby laying the foundation for analyzing the mechanism involved in trichome development in peach fruits.

Plastid retrograde signaling plays a key role in coordinating the expression of plastid genes and photosynthesis-associated nuclear genes (PhANGs). Although plastid retrograde signaling can be substantially compromised by mitochondrial dysfunction, it is not yet clear whether specific mitochondrial factors are required to regulate plastid retrograde signaling. Here, we show that mitochondrial ATP synthase beta-subunit mutants with decreased ATP synthase activity are impaired in plastid retrograde signaling in Arabidopsis thaliana. Transcriptome analysis revealed that the expression levels of PhANGs were significantly higher in the mutants affected in the AT5G08670 gene encoding the mitochondrial ATP synthase beta-subunit, compared to wild-type (WT) seedlings when treated with lincomycin (LIN) or norflurazon (NF). Further studies indicated that the expression of nuclear genes involved in chloroplast and mitochondrial retrograde signaling was affected in the AT5G08670 mutant seedlings treated with LIN. These changes might be linked to the modulation of some transcription factors (TFs), such as LHY (Late Elongated Hypocotyl), PIF (Phytochrome-Interacting Factors), MYB, WRKY, and AP2/ERF (Ethylene Responsive Factors). These findings suggest that the activity of mitochondrial ATP synthase significantly influences plastid retrograde signaling.

The regulation of stomatal lineage cell development has been extensively investigated. However a comprehensive characterization of this biological process based on single-cell transcriptome analysis has not yet been reported. Here, we performed RNA-seq on over 12,844 individual cells from the cotyledons of five-day-old Arabidopsis seedlings. We identified 11 cell clusters corresponding mostly to cells at specific stomatal developmental stages with a series of new marker genes. Comparative analysis of genes with the highest variable expression in these cell clusters revealed three transcriptional networks that regulate the development of mesophyll and guard cells, as well as the differentiation from protodermal to guard mother cells. We investigated the developmental dynamics of marker genes via pseudo-time analysis which revealed potential interactions between them. The identification of several novel marker genes suggests new regulatory mechanisms during development of stomatal cell lineage.

The interplay between nitrogen and sulfur assimilation synergistically supports and sustains plant growth and development, operating in tandem to ensure coordinated and optimal outcomes. Previously, we characterized Arabidopsis CHLOROPHYLL A/B-BINDING (CAB) overexpression 2 (COE2) mutant, which has a mutation in the NITRIC OXIDE-ASSOCIATED (NOA1) gene and exhibits deficiency in root growth under low nitrogen (LN) stress. This study found that the growth suppression in roots and shoots in coe2 correlates with decreased sensitivity to low sulfur stress treatment compared to the wild-type. Therefore, we examined the regulatory role of COE2 in nitrogen and sulfur interaction by assessing the expression of nitrogen metabolism-related genes in coe2 seedlings under low sulfur stress. Despite the notable upregulation of nitrate reductase genes (NIA1 and NIA2), there was a considerable reduction in nitrogen uptake and utilization, resulting in a substantial growth penalty. Moreover, the elevated expression of miR396 perhaps complemented growth stunting by selectively targeting and curtailing the expression levels of GROWTH REGULATING FACTOR 2 (GRF2), GRF4, and GRF9. This study underscores the vital role of COE2-mediated nitrogen signaling in facilitating seedling growth under sulfur deficiency stress.

The objective of this study is to gain a more nuanced understanding of the specific impact of income inequality on the utilization of healthcare services for older adults. Additionally, the study aims to elucidate the moderating and mediating roles of public transfer income and psychological health in this context.