一种在水稻中表达产生甜菜红素的基因组合及其应用,包括melo基因、BvDODA1基因和BvCYP76AD1基因,根据水稻的密码子偏好性,将melo基因优化为meloS基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示;将BvDODA1基因优化为BvDODA1S基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示;将BvCYP76AD1基因优化为BvCYP76AD1S基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示,分别与花椰菜花叶病毒的35S启动子和根农杆菌的NOS终止子融合,分别构建对应的基因表达盒,再连接入植物表达载体,获得含上述三基因表达盒的多基因植物转化载体,转化至水稻,获得富含甜菜红素的转基因水稻,其甜菜红素的含量约为2.0‑2.6mg/g FW。