光照是影响设施园艺作物生长发育的主要环境因子之一。秋冬季节，随着温度的降低，外界环境的光照强度和光周期逐渐缩短，严重影响了番茄的产量和品质，因此寻求设施蔬菜反季节生产的光环境调控技术极为必要。设施内人工光调控技术成为反季节蔬菜生产的关键技术。近日，沈阳农业大学李天来院士/王峰教授团队在综合性TOP期刊Journal of Advanced Research期刊（IF = 11.4）上发表了题为“Manipulation of artificial light environment improves plant biomass and fruit nutritional quality in tomato”的研究论文，阐明了人工光环境对番茄生长发育、光合作用效率及果实品质的影响，重点探讨了不同光谱成分和光周期对番茄生物量积累、光合色素、糖类和挥发性物质合成途径的调控作用，为设施内光环境的优化提供了重要的理论依据。
研究结果表明，R1B0.8光配方通过诱导光系统核心亚基基因（SlPsaC、SlPsaB、SlPsaA）和光捕获复合体基因（SlLHCB/A）上调，增强了光合速率。此外，R1B0.8处理上调了番茄红素合成基因（SlPSY1、SlPDS）以及乙烯合成相关基因（SlACS2、SlACO2）的表达，加速了番茄果实的着色和成熟，解析了番茄果实色泽形成和成熟的分子机制。 此外，R1B0.8光谱处理显著提高了番茄果实中果糖和葡萄糖的含量，同时促进风味相关的挥发性物质合成基因（SlAADC1a）和风味调节基因（SlGORKY）的表达，表明光环境调控可以改善番茄果实风味和营养品质。结合16小时光照和8小时黑暗的光周期，R1B0.8光谱在促进番茄光合作用和提高果实品质方面表现出优异的效果，表明该光周期配置对番茄生长发育及品质提升有促进作用。
图1. 设施补光技术精准调控番茄产量和品质的模式图总之，该研究明确了光质和光周期等光环境不仅提高了番茄植物的光合效率和产量，还能够通过影响次生代谢途径，促进果实品质有效成分（类胡萝卜素、黄酮、风味物质等）的合成。本研究不仅阐明了光质精准调控番茄产量和品质提升的分子机制，而且为园艺作物反季节栽培中精准高效补光技术的研发提供了理论依据和技术支撑。沈阳农业大学张颖博士后和朱康友研究生为论文第一作者，李天来院士团队的王峰教授为论文的通讯作者。该研究得到了国家优秀青年科学基金、国家重点研发计划青年科学家项目、面上项目、辽宁省优秀青年科学基金等项目的资助。 论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jare.2024.11.030
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