La actividad antioxidante y el contenido de flavonoides son características importantes de los granos de arroz de colores. Anteriormente, obtuvimos una comprensión preliminar de los marcadores metabólicos de la actividad antioxidante, a saber, la floridina y el trilobatina, en diferentes variedades de arroz de colores y granos de arroz morado en diferentes etapas de crecimiento, pero los mecanismos asociados con estos marcadores aún no se han confirmado. En este estudio, se seleccionó el arroz morado como material experimental, y se aplicó extracto de trébol durante la etapa de llenado de granos para explorar el impacto del extracto de trébol en la capacidad antioxidante total y la biosíntesis de flavonoides en los granos de arroz morado. Los resultados indicaron que el contenido total de flavonoides, el contenido total de fenoles, el contenido de proantocianidinas oligoméricas y la capacidad antioxidante total de los granos de arroz morado tratados con una aplicación exógena de trilobatina (T30) fueron significativamente mayores que los del control (CK). Los flavonoides en los grupos T30 y CK representaron el 29.81% del total de flavonoides. Las vías metabólicas de biosíntesis de fenilpropanoides y flavonoides se construyeron sobre la base de los metabolitos diferencialmente abundantes entre los grupos T30 y CK. Además, se determinó que el 1-O-sinapoyl-beta-D-glucosa, el coniferaldehído, el 6-acetilapiina y el kaempferol-3-O-rutinosido eran metabolitos esenciales para la biosíntesis de flavonoides mediada por trilobatina en el arroz morado. El diagrama de red de correlación entre índices bioquímicos y metabolitos reveló que el 1-O-sinapoyl-beta-D-glucosa, el coniferaldehído, el 6-acetilapiina y el kaempferol-3-O-rutinosido eran metabolitos importantes. Este estudio proporciona una base científica para mejorar la calidad nutricional de los granos de arroz y comprender la vía de biosíntesis de flavonoides.