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谷胱甘肽还原酶(Glutathione reductase, GR, EC 1.6.4.2)是抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环中一种重要的氧化还原酶类，广泛参与调控植物生长、发育和响应环境胁迫。桑树(Morus abla L.)作为一种多年生的经济林木，被越来越多地应用于生态保护方面，其自身也常常遭受各类逆境胁迫。目前，GR家族成员已从许多植物中克隆得到，同时也在部分植物中进行了功能研究，但是桑树MaGR的克隆及功能分析还未见报道。本研究利用RT-PCR技术克隆得到两个桑树的GR基因，命名为MaGR1和MaGR2，并对其进行生物信息学分析，亚细胞定位分析，时空表达和诱导表达分析及抗逆功能的研究，主要得到以下结果：
1、MaGR基因的克隆及生物信息学分析。MaGR1和MaGR2的序列长度分别为1491bp和1677bp，编码的氨基酸序列包含有GR蛋白典型结构域如氧化还原活性位点，GSSG和NADPH结合位点等；MaGR1和MaGR2分别属于胞质亚型组和叶绿体亚型组；MaGR与AtGR的基因结构相似，含有相同数量的外显子和内含子，但两者的外显子和内含子位置和长度不同。
2、MaGR的亚细胞定位及表达分析。亚细胞定位显示MaGR1蛋白定位于细胞质，细胞膜和细胞核，MaGR2蛋白主要位于叶绿体；qRT-PCR分析结果表明MaGR2的表达具有昼夜节律性，MaGR1在一天内不同时间点的表达水平没有明显规律；MaGR1和MaGR2在根，茎，叶片，雄花，雌花和幼果中均表达，且在叶片中高表达；两个MaGR基因对干旱，甲基紫精，低温和高温胁迫均有不同程度的响应，随着处理时间的延长其表达水平普遍呈现先上升后下降的趋势。
3、MaGR转基因拟南芥的抗逆性研究。构建pCaMV35s::MaGR-eGFP过表达载体并转化拟南芥，分析转基因拟南芥的抗逆性。过表达MaGR2后提高了拟南芥对干旱的耐受性。不同浓度的甘露醇处理下，超表达植株OE2较野生型植株WT根长更长；干旱胁迫下，OE2植株较WT植株积累了更少的ROS及MDA，具有更高的脯氨酸含量，抗氧化酶活性和AsA-GSH循环代谢活性，同时伴随着AtrbohD的表达受到诱导而AtWRKY40和AtMYB44的表达被抑制；NaCl处理下，OE2植株表现出更强的抗逆性。
综上所述，受多种胁迫诱导的MaGR在桑树抗逆过程中发挥着重要作用，本研究丰富了植物GR的功能研究以及桑树的抗逆机理，为桑树种质资源开发利用奠定了理论基础。
1、MaGR基因的克隆及生物信息学分析。MaGR1和MaGR2的序列长度分别为1491bp和1677bp，编码的氨基酸序列包含有GR蛋白典型结构域如氧化还原活性位点，GSSG和NADPH结合位点等；MaGR1和MaGR2分别属于胞质亚型组和叶绿体亚型组；MaGR与AtGR的基因结构相似，含有相同数量的外显子和内含子，但两者的外显子和内含子位置和长度不同。
2、MaGR的亚细胞定位及表达分析。亚细胞定位显示MaGR1蛋白定位于细胞质，细胞膜和细胞核，MaGR2蛋白主要位于叶绿体；qRT-PCR分析结果表明MaGR2的表达具有昼夜节律性，MaGR1在一天内不同时间点的表达水平没有明显规律；MaGR1和MaGR2在根，茎，叶片，雄花，雌花和幼果中均表达，且在叶片中高表达；两个MaGR基因对干旱，甲基紫精，低温和高温胁迫均有不同程度的响应，随着处理时间的延长其表达水平普遍呈现先上升后下降的趋势。
3、MaGR转基因拟南芥的抗逆性研究。构建pCaMV35s::MaGR-eGFP过表达载体并转化拟南芥，分析转基因拟南芥的抗逆性。过表达MaGR2后提高了拟南芥对干旱的耐受性。不同浓度的甘露醇处理下，超表达植株OE2较野生型植株WT根长更长；干旱胁迫下，OE2植株较WT植株积累了更少的ROS及MDA，具有更高的脯氨酸含量，抗氧化酶活性和AsA-GSH循环代谢活性，同时伴随着AtrbohD的表达受到诱导而AtWRKY40和AtMYB44的表达被抑制；NaCl处理下，OE2植株表现出更强的抗逆性。
综上所述，受多种胁迫诱导的MaGR在桑树抗逆过程中发挥着重要作用，本研究丰富了植物GR的功能研究以及桑树的抗逆机理，为桑树种质资源开发利用奠定了理论基础。