整合基因组、转录组、蛋白质组、microRNA等多层次组学数据,对于从系统层次揭示作物生长发育的调控规律具有重要意义。本研究以小麦品种中国春为材料,对小麦开花后穗发育三个时期,采用高通量测序检测转录组与microRNA,以及应用iTRAQ标记测定相应蛋白质组。小麦开花后穗发育的转录组比较分析结果显示,持续下调基因数目远多于持续上调基因数。对差异表达基因进行GO功能富集分析表明,按生物过程(biological process)划分的前三类分别为:代谢过程(metabolic process)、细胞内过程(celluar process)、及应激反应(response to stimulus),这与小麦籽粒形成的功能需求吻合。基于iTRAQ差异蛋白质组分析,鉴定到的差异蛋白质,其GO功能富集分类结果与转录组结果总体一致。基因表达模式聚类分析揭示,第Ⅰ、Ⅱ时期的转录组表达模式更接近,而第Ⅲ时期的表达模式差异较大;基于microRNA的靶基因预测结果,推测其中部分基因表达趋势变化受到相应microRNA的表达调控影响。本研究基于高通量组学技术发掘小麦开花后穗发育相关的差异基因、蛋白质及microRNA,比较相关基因在转录、翻译层次的表达差异,及相关microRNA调控;通过对小麦穗发育不同层次的组学数据进行整合分析,为从系统层次进一步揭示小麦穗发育的调控规律奠定了基础。