紫花苜蓿(Medicago sativa L.)多叶性状具有提高苜蓿产量与品质的潜力。本文将多叶苜蓿和三叶苜蓿作为亲本构建了苜蓿回交群体,研究了多叶苜蓿的生长特性及多叶性状在植株生长发育过程中的变化,并对苜蓿回交群体农艺性状及产量进行了相关性分析。同时研究了苜蓿不同类型复叶的形态结构特征、光合特性的差异,并选择3小叶及多小叶复叶进行了转录组差异分析,筛选出一些差异表达基因。本文旨在为苜蓿多叶性状及其控制基因的研究作基础,进而有助于多叶苜蓿遗传图谱构建及利用分子辅助育种筛选优良多叶苜蓿品系。主要研究结果如下:(1)以多叶苜蓿作为轮回亲本的回交群体(BC1m)的株高、生长速率、分枝数、鲜干比、多叶率及干重等农艺性状要优于以三叶苜蓿作为轮回亲本的回交群体(BC1t),表明以多叶苜蓿为轮回亲本的回交群体植株的农艺性状及产量表现要优于以三叶苜蓿为轮回亲本的回交群体植株;BC1m群体中多叶植株占比是BC1t群体中多叶植株占比的2.6倍;以多叶苜蓿和三叶苜蓿作为轮回亲本获得的2个回交群体中多叶植株的株高、生长速率、分枝数、鲜干比及干重等农艺性状的表现都要优于三叶植株,表明苜蓿多叶植株的农艺性状表现要优于非多叶植株。(2)苜蓿株高与干重呈极显著正相关关系(P<0.01),同时苜蓿分枝数也和干重极显著正相关(P<0.01);苜蓿多叶率与茎叶比显著负相关而与干重显著正相关(P<0.05)。表明苜蓿株高和分枝数的增加能有效提高苜蓿产量,苜蓿多叶率的提高可有效降低植株茎叶比,有助于多叶苜蓿产量的增加;相比于三叶型苜蓿,五叶型多叶苜蓿的粗蛋白含量较高,五叶型多叶苜蓿的营养价值水平也较高。(3)苜蓿多小叶复叶的发生极不稳定,有的苜蓿多叶植株大部分复叶表现出多小叶特征,而有的多叶植株仅有小部分复叶表现多小叶特征。多叶植株叶片组合类型越丰富,多小叶复叶数量越多时,主要组成的多小叶复叶的叶面积会增加,而3小叶复叶的叶面积会变小。苜蓿多小叶复叶的比叶面积比3小叶复叶的比叶面积小,其中7小叶复叶的比叶面积最小,表明苜蓿复叶多小叶特征一定程度上可以提高多叶苜蓿光合产物的积累。利用光合仪对苜蓿不同类型复叶进行了光合指标测定分析,其中苜蓿5小叶复叶净光合速率和胞间CO2浓度最大,表明5小叶复叶的光合效率最高。(4)转录组测序共获得98819条基因序列,平均长度为653.31 bp。差异表达基因分析表明多叶组材料相比于三叶对照组材料有1067个差异基因上调表达,1229个差异基因下调表达。GO富集分析表明在催化活性、细胞边缘、质体以及叶绿体途径中,差异表达基因的数目较多。在催化活性途径中,差异表达基因数目最多,但是其富集程度最小。在植株形态次生细胞壁生物发生途径中,差异表达基因富集程度最大,但其中的差异表达基因数目最少。KEGG富集分析表明在氨基酸生物合成、激素信号转导、淀粉和蔗糖代谢等途径中,差异表达基因的数目较多,差异表达基因的富集也较为显著。在氨基酸生物合成途径中,差异表达基因富集程度最大,而且其中的差异表达基因数目最多。分别选取4个上调与4个下调表达的差异基因进行RT-PCR验证,结果表明差异表达基因的相对表达模式与测序结果一致,其中CONSTANS-ZF1、P450-2基因在苜蓿三叶和多小叶复叶中表达差异明显。