Djulis (Koidz.), un miembro de la familia de las plantas, es conocido por su apariencia vibrante y su significativo valor ornamental. Sin embargo, los mecanismos subyacentes a la variación de color en sus espigas permanecen inexplorados. Esta investigación detectó inicialmente el contenido de antocianinas en diferentes etapas de desarrollo de la espiga y posteriormente utilizó un enfoque integrador, combinando metabolómica dirigida, transcriptómica y análisis de metabolómica no dirigida, para elucidar los mecanismos de biosíntesis de antocianinas en las espigas de djulis. Los resultados del análisis multi-óptico combinado mostraron que los metabolitos asociados con la síntesis de antocianinas estaban principalmente enriquecidos en la vía de biosíntesis de flavonoides (ko00941) y la vía de biosíntesis de antocianinas (ko00942). Con la maduración de las espigas de djulis, se seleccionaron un total de 28 genes expresados diferencialmente y 17 metabolitos expresados diferencialmente durante la transición del color de la espiga de verde (G) a rojo (R) o naranja (O). Se seleccionaron veinte genes expresados diferencialmente para la validación por qRT-PCR, y los resultados son consistentes con la secuenciación del transcriptoma. La regulación al alza de siete genes, incluyendo (, , ), (), (), (), y (), promueve la formación y acumulación de delphinidina 3-sambubiosido y peonidina 3-galactósido. Los resultados de la investigación también mostraron que las antocianinas y las betalaínas pueden coexistir en la espiga de djulis, y la razón del cambio de color de la espiga durante el desarrollo puede ser el resultado de la acción combinada de los dos pigmentos. Se construyó una posible vía reguladora para la biosíntesis de antocianinas durante la maduración de la espiga basada en los resultados del análisis. Los resultados proporcionan una referencia y una base teórica para estudiar más a fondo el mecanismo molecular de la regulación de las antocianinas en los cambios de color en las plantas.