为挖掘紫花苜蓿花色合成相关基因资源,本试验以紫花苜蓿及其白花突变体为研究材料,从转录组、蛋白组及代谢组层面,挖掘调控紫花苜蓿花色素苷合成的关键候选基因。研究结果发现了大量的调控紫花苜蓿花色素苷的潜在调控因子,为紫花苜蓿分子遗传改良提供技术支撑。试验主要结果如下:1.基于UPLC-MS/MS检测平台,利用液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）技术,鉴定紫花苜蓿紫花和白花2组样品共鉴定出74种差异代谢物,其中5种上调表达,69种下调表达。差异代谢物主要富集在黄酮和黄烷酮的生物合成、类黄酮生物合成、异黄酮生物合成、苯丙氨酸生物合成、次生代谢产物的生物合成以及代谢途径等6条代谢通路中。翠雀素-3-葡萄糖苷、矮牵牛花色素以及锦葵色素等显色代谢物在白花中显著下调,说明紫花和白花的代谢物之间存在显著性差异。2.利用ITRAQ技术,共鉴定777个差异表达蛋白,其中336个蛋白上调表达,441个蛋白下调表达。GO分析显示,生物学过程主要富集在细胞过程和代谢过程方面,分子功能主要富集在催化活性和结合活性2个方面,细胞组分主要富集在细胞、细胞器、细胞膜等组分上。KEGG分析显示,在类黄酮代谢合成通路上CHS、CHI、CCo AOMT2、CCo AOMT1及ANS上调表达,而FLS-1、FLS-2以及F3’5’H下调表达。3.转录组结果表明,紫花和白花之间共有差异表达基因4857个。KEGG富集分析显示,苯丙氨酸生物合成途径等6条代谢通路显著富集。研究还发现类黄酮合成通路中关键基因DFR在白花突变体中的表达量显著下调,其启动子中存在MYB和b HLH等转录因子的结合位点。转录组以及荧光定量PCR的结果显示,MYB,b HLH和WD40等基因的表达量都具有显著性差异。这些结果表明MYB转录因子或MBW复合物可能通过调控DFR的转录影响紫花苜蓿花色形成。4.结合差异代谢物和差异表达基因进行多组学联合分析,发现CHS、CHI、CCo AOMT2、CCo AOMT1、ANS等蛋白均为上调表达,F3’5’H、FLS、DFR等蛋白下调表达。而下游代谢物含量降低,进一步说明调控花色素苷的关键基因不在通路上游。F3’5’H蛋白的下游代谢物二氢杨梅素呈现上调趋势,推测是由于DFR基因下调导致上游代谢物二氢杨梅素无法向下合成,进而造成二氢杨梅素积累,DFR基因下调,其下游代谢物合成较少。所以与紫花相比,白花中DFR基因的下游代谢物均下调表达。综上,我们推测,DFR和F3’5’H为调控紫花苜蓿花色素苷的主要候选基因。