在自然界中,干旱是一种普遍存在的环境因子。但由于近年来全球气候变化,导致短期干旱频发,使其已经成为制约牧草产量形成的最关键的环境因素之一。多花黑麦草是一种重要的一年生、冷季型禾本科牧草,由于其生长快、分蘖力强、再生性好、营养价值高等被广泛种植于世界各地。尽管多花黑麦草具有很强的根系生长能力,但是严重的短期干旱仍然会大幅降低草产量和种子产量。因此,寻找抗旱性多花黑麦草材料并研究多花黑麦草的抗旱响应机制,为培育抗性品种奠定科学基础迫在眉睫。本研究在前期研究基础上,对40份多花黑麦草材料进行综合抗旱能力评价,筛选出抗旱性和敏感性品种（“Abundant”和“Adrenalin”）。在此基础上,揭示了两种不同抗旱性多花黑麦草对干旱胁迫的形态和生理生化响应;研究两种多花黑麦草的转录组、蛋白组和代谢组对抗旱多花黑麦草抗旱响应机制进行揭示。此外,还对转录组开发的EST-SSR分子标记的多态性和通用性进行了研究。主要结果如下:1.为了评估多花黑麦草品种（系）种子萌发期的抗旱能力,分别利用25%PEG-6000、“风干法”和“盆栽法“模拟了土壤短期和长期干旱,观察长期干旱胁迫下“Abundant”和“Adrenalin”在形态学上的差异,同时测定各品种（系）在干旱胁迫处理下的生理生化指标;根据上述三个植物抗旱性模拟试验的结果,最终获得“Abundant”和“Adrenalin”分别为抗旱性和敏感性多花黑麦草材料。2.基于液相色谱与质谱联用（LC/MS）技术,在正常水分条件下（0h）和24h干旱胁迫处理下的抗旱性和敏感性多花黑麦草材料共筛选得到干旱诱导两种多花黑麦草表达的差异代谢物168个,对差异代谢物进行相关性分析,发现脂类与其他代谢物之间的存在显著的、正相关性,其次是氨基酸和有机酸。差异代谢物主要参与了脂肪酸合成途径、亚麻酸代谢途径、生物素代谢途径等25个代谢通路。3.利用比较转录组分析对两种多花黑麦草中干旱诱导差异表达的基因进行测序。在相同干旱胁迫条件下,“Abundant”中上调表达基因的数量远高于“Adrenalin”。利用蛋白组学分析两种多花黑麦草中干旱诱导的蛋白质丰度的变化进行研究。除了对差异积累蛋白进行功能注释和代谢通路富集,还对部分差异积累蛋白进行了蛋白互作分析。此外,我们还鉴定到几个未知功能蛋白提高了多花黑麦草的抗旱性。4.将联合到的蛋白组和转录组进行通路富集分析,以确定表达趋势相同或不同的差异表达基因与其对应的差异积累蛋白参与的生理生化代谢途径。在干旱胁迫下,两种多花黑麦草中共有47个差异表达基因与其对应的差异积累蛋白具有相同的表达趋势。同样,51个差异表达基因与其相应的差异积累蛋白具有相反的表达趋势。5.多重共惯性分析（MCo A）分析结果表明,氨基酸代谢和脂质代谢是多花黑麦草抗旱的核心代谢过程。蛋白组、转录组和代谢组联合分析结果表明,差异表达基因及其对应的差异富集蛋白和差异代谢物参与23个核心代谢途径。为了更加直观的反映基因-蛋白-代谢物三者之间的关系,我们构建了基因-蛋白-代谢物的分子调控网络。多花黑麦草抗旱性相关的关键酶和代谢物之间的调控关系被直观的展示在这些代谢通路中。6.将转录组测序获得的1,135,264 clean reads进行简单重复序列（SSR）位点挖掘,共获得11,254个SSR位点。从多花黑麦草SSR分子标记位点重复次数分布结果可以看出,与单核苷酸、五核苷酸、六核苷酸和四核苷酸重复序列相比,三核苷酸类型和二核苷酸类型占主导。这些分子标记在在23个羊茅-黑麦草属二倍体材料的扩增率达到了100%,物种间引物的可转移性为100%。此外,这些EST-SSR分子标记与SRAP分子标记一样,可用于羊茅属-黑麦草属材料的亲缘关系的研究。