多年生饲草玉米为禾本科高大禾草,其植株直立、似玉米、分蘖多、株高2.5～3.5m,因生物产量高、适应性强、青饲品质优、多年生等优点,而被广泛种植。植物花青素具有一定的抗氧化性,可以清除自由基,具有提高动物免疫力、增强机体抗氧化能力、提升奶制品质量等功能,花青素作为饲料添加剂和富含花青素植物作为青饲饲料备受关注。本研究以玉米-摩擦禾-大刍草三元杂种MTP（2n=74）和MTPP（2n=94）为母本,以四倍体多年生大刍草9475（2n=40）为父本进行回交,分别形成79群体和99群体,以两个群体中叶鞘表现为紫色的品系为研究对象,对不同群体中紫色品系的染色体构成、农艺性状、花青素含量、饲草产量等方面进行研究;同时,采用RNA-seq技术和LC-MS/MS技术分析紫色品系的紫色叶鞘中花青素合成关键基因和主要花青素成分,研究结果如下:1.79群体和99群体紫色品系均为含有玉米、摩擦禾和大刍草染色体的异源非整倍体。其中,79群体紫色品系染色体总数为55～58条,玉米染色体为7～11条,大刍草染色体为28～32条,摩擦禾染色体为16～18条,染色体平均构成为2n=56.40=9.20M+30.40P+16.80T。99群体紫色品系染色体总数为63～67条,玉米染色体为9～12条,大刍草染色体为36～41条,摩擦禾染色体为15～17条,染色体平均构成2n=65.14=10.4M+38.86P+16.40T。另外,群体间染色体易位分析发现,99群体紫色品系染色体易位类型及其品系易位率均高79群体,可能99群体的母本MTPP因加入2套大刍草染色体组倍性增加,可促进种间染色体片段的相互交换转移。2.采用“紫色叶鞘MTP和MTPP与浅紫色叶鞘9475杂交”方式,创制出了弱紫、浅紫、中紫和深紫色叶鞘系列饲草品系。经全株总花青素含量、农艺性状及饲草产量分析,从79群体中筛选出的紫色高产品系为7930、7936,从99群体中筛选出的紫色高产品系为9916、9936。全株总花青素含量从大到小排序为7936、9916、7930、9936,相应含量分别为25.25 mg/100g、14.09 mg/100g、8.95 mg/100g、7.61 mg/100g;两年饲草产量从大到小排序为7936、9916、9936、7930,相应产量分别为144.59 t/hm2、136.53 t/hm2、134.75 t/hm2、130.41 t/hm2。其中,7936具有最高全株总花青素含量和较强的饲草生产潜力。3.相关性分析表明,79群体全株总花青素含量与玉米染色体数间呈极显著正相关,而与摩擦禾染色体数呈显著负相关;株高、分蘖数及饲草产量与玉米染色体数极显著正相关,与大刍草染色体及摩擦禾染色体数目之间呈极显著或显著负相关。99群体全株总花青素含量与摩擦禾染色体数间呈极显著负相关,分蘖数、总茎粗、饲草产量与染色体总数呈极显著正相关。说明紫色品系的花青素含量、饲草产量、农艺性状等差异,受染色体总数和三物种染色体数目组合的影响。因此,系统研究材料间的染色体数目、构成等与产量、性状以及花青素之间的关系规律,有助于在多年生饲草玉米品种选育时进行辅助选择育种。4.7936叶鞘紫色形成转录组测序分析表明,相同组织的紫色叶鞘与绿色叶鞘相比存在13783个差异基因,其中7974个基因下调（占57.85%）,5809个基因上调（占42.15%）。在花青素合成途径中CHS、F3H、F3’H、ANS、UFGT基因上调表达,CHI、F3’,5’H基因下调表达,DFR未差异表达。转录组测序结果还发现683个差异表达转录因子,其中437个转录因子下调（占63.98%）,247个转录因子上调（占36.02%）。根据差异转录因子在NR、NT、KO数据库的功能注释,筛选出调节植物营养器官花青素合成的3个差异表达转录因子:PL1、B1和Lc,在Lc基因中C-24550.72283的差异表达倍数最高,Log2FC为6.26。5.7936抽雄始期时叶鞘总花青素含量达到190 mg/100g,与紫象草叶片花青素含量相近。采用LC-MS/MS技术检测出7936叶鞘中花青素成分为10种矢车菊色素、2种芍药色素、5种天竺葵色素、2种飞燕草色素、1种松香花青素和4种原花青素,7936叶鞘中花青素不仅含量高,而且其花青素种类及数目超过已有研究紫玉米的籽粒、苞叶及植株。6.以79群体为代表,在不同紫色品系叶鞘中对5个花青素合成结构基因进行q RT-PCR分析表明,CHS在7930（中紫色叶鞘）、7936（深紫色叶鞘）的相对表达量显著高于浅紫、弱紫色叶鞘材料;DFR、ANS和UFGT的相对表达量与叶鞘花青素含量高低大致对应。7930（中紫色叶鞘）、7936（深紫色叶鞘）的DFR和ANS相对表达量无显著差异,但两者的UFGT相对表达量呈现显著差异,UFGT的表达可能对紫色叶鞘中花青素的进一步积累发挥重要作用。