MurE是肽聚糖合成的关键酶基因,该基因普遍存在于各个进化阶段的植物中。研究发现,MurE基因在苔藓植物中调控叶绿体分裂,而在被子植物拟南芥中参与叶绿体发育。因此,研究其功能的转变机制对解明叶绿体起源与进化具有重要意义。为了分析MurE基因在不同进化阶段植物中的功能,本研究分别将苔藓植物小立碗藓、蕨类植物江南卷柏及裸子植物挪威云杉的MurE基因转化到拟南芥MurE基因突变体中。基因功能互补实验结果表明,小立碗藓Pp MurE基因只调控叶绿体分裂不参与叶绿体发育;江南卷柏Sm MurE蛋白定位于叶绿体中,不参与调控叶绿体发育;挪威云杉Pa MurE基因调控叶绿体的发育,以上结果进一步表明MurE基因功能转变可能发生在裸子植物这一进化阶段。为了探究MurE基因调控叶绿体发育的作用机制,对atmure1突变体进行转录组测序。测序结果发现MurE基因的敲除引起3041个基因表达量变化,这些差异表达基因主要被注释到真核生物的核糖体生物发生过程、苯丙烷生物合成途径、光合作用、光合作用-天线蛋白、植物-MAPK信号传导途径、植物激素信号转导途径中,表明MurE基因的作用机制与这些途径密切相关。根据转录组数据预测,酵母双杂交及双分子荧光互补实验验证,证实At MurE与At FLN2、At TRANS11及At PRIN2蛋白互作,推测At MurE蛋白是与这些蛋白特异性结合形成复合体共同作用调控叶绿体基因的转录,从而参与叶绿体的发育过程。本研究结果为探究MurE功能转变机制提供了实验依据,同时对于深入研究MurE调控叶绿体发育的作用机理具有重要参考价值。