Los defectos funcionales en genes clave para la síntesis de clorofila suelen causar un desarrollo anormal de los cloroplastos, pero la red reguladora genética para estos genes clave en la regulación del desarrollo de cloroplastos aún no está clara. La metiltransferasa de protoporfirina IX de magnesio (ChlM) es una enzima clave limitante en el proceso de síntesis de clorofila. El análisis fisiológico mostró que los contenidos de clorofila y carotenoides se redujeron significativamente en el mutante. La microscopía electrónica de transmisión demostró que los cloroplastos del mutante no estaban bien desarrollados, con membranas de tilacoides pobres, sueltas e indistintas. El análisis del contenido hormonal encontró que el ácido jasmonico, el ácido salicílico y la auxina se acumularon en el mutante. Un perfil transcriptómico comparativo identificó 1534 genes expresados diferencialmente (GEDs) entre el mutante y el tipo silvestre, incluidos 876 genes sobreexpresados y 658 genes subexpresados. El análisis de Ontología de Genes (GO) y la Enciclopedia de Genes y Genomas de Kyoto (KEGG) revelaron que estos GEDs estaban altamente involucrados en el metabolismo de la clorofila, el desarrollo de cloroplastos y la fotosíntesis. El análisis de la red de interacción proteína-proteína encontró que la traducción de proteínas desempeñó un papel esencial en el proceso regulado por los genes. Específicamente, 62 y 6 GEDs fueron anotados para regular el metabolismo de la clorofila y los carotenoides, respectivamente; 278 GEDs se predijeron como involucrados en la regulación del desarrollo de cloroplastos; 59 GEDs se encontraron regulando vías regulatorias hormonales; 192 GEDs fueron anotados para regular vías de señalización; y 49 GEDs fueron identificados como factores de transcripción. Docenas de estos genes han sido bien estudiados y se ha informado que desempeñan roles esenciales en la acumulación de clorofila o el desarrollo de cloroplastos, proporcionando evidencia directa de la fiabilidad del papel de los GEDs identificados. Estos hallazgos sugieren que la síntesis de clorofila y el desarrollo de cloroplastos son regulados activamente por el gen. Y se sugiere que las hormonas, las vías de señalización y la regulación de la transcripción están todas involucradas en estos procesos de regulación. La precisión de los datos transcriptómicos fue validada por análisis de PCR cuantitativa en tiempo real (qRT-PCR). Este estudio revela una compleja red reguladora genética del gen que regula la síntesis de clorofila y el desarrollo de cloroplastos. Se discutió el papel del gen en la señalización retrógrada. Se propuso que el ácido jasmonico, el ácido salicílico o sus derivados en un estado desconocido determinado eran moléculas de señalización retrógrada en una de las vías de señalización desde el cloroplasto hasta el núcleo.