光照是植物赖以生长与发育的基本要素。光不仅是光合作用的能量来源,还作为一种信号,能激活光受体,通过信号传递控制基因表达、蛋白质合成及细胞代谢,在植物生理代谢活动中起着十分重要的作用。不同的光照因素也调控植物的生长发育,形成了不同植物种对光照的适应特性。阐明光调控的生理与分子机制对于深入认识光控生长的生物学原理、规律和发展更高效的光控植株生长技术具有重要的理论与实际意义。适当的光照条件管理可以有效延长云杉属等树种的生长,从而提高苗木的生产效率。研究以多个云杉种的种源、家系、无性系为材料,在多种光控对比试验基础上,分析苗木生长、营养、激素、转录组水平的差异表现,以阐明光照因素对苗木的作用机制与效果,优化控制技术,为优良云杉种质苗木的高效繁育提供理论与技术基础。研究结果显示：(1)通过延长光照时间,有效防止了云杉苗早期封顶,延长其生长期。苗木经补光后苗高、地径、新稍长和侧枝数等生长性状指标均显著优于对照,大大缩短了育苗周期。在补光过程中存在遗传与环境的互作效应对苗木生长的影响。如家系与补光的互作效应。(2)补光影响植物的生理活性,从而影响苗木生长发育。通过补光显著促进了赤霉素和生长素积累,从而促进苗木快速生长。补光显著影响矿质元素的积累,尤其是磷含量。(3)补光过程中不同光质对云杉苗生长促进效应不同。光质主要通过影响叶片光合器官的活性和卡尔文本森循环酶的活性或者相关基因表达来改变植物的光合作用。光质能引起PSⅡ和PSⅠ的光吸收不平衡和随后的两个光系统的电子流的不平衡。和红光、复合光相比,远红光和蓝光主要影响光合酶活性,抑制光反应光合电子传递导致净光合速率Pn比复合光要低。蓝光处理还影响赤霉素和光信号转导抑制生长。(4)光诱导绿色植物生长发育模式主要是通过光调节基因表达变化而变化。和蓝光相比,欧洲云杉在红光下具有较高的赤霉素(GAs)水平和较低的生长素(IAA)水平。这可能和转录组测序鉴定的与植物激素信号转导相关的差异基因有关。差异基因在蓝光下广泛的上调。AUXIN-RESISTANT 1(AUX1), AUX/IAA基因,生长素诱导基因和早期生长素响应基因(ARF和SAUR)都在蓝光下上调,可能引起蓝光下云杉具有较高水平的IAA。DELLA和PIF3,负向调节赤霉素信号也在蓝光下上调,这可能与蓝光下GAs水平较红光下低。光质还通过影响次生代谢物影响内源激素。蓝光促进苯丙素生物合成、苯基丙氨酸代谢,黄酮类化合物生物合成和黄酮和黄酮醇生物合成,这些路径中大部分基因在蓝光下上调。这些次生代谢物和植物的防御有关,可能降低植物生长利用的初级代谢物。夜间给云杉补光促进生长素、赤霉素积累,影响矿质元素代谢,补光的有效光谱影响光合器官活性和相关酶活性、内源激素和次生代谢物相关基因表达,从而影响植物的光合效率以调控云杉生长发育。家系、种源遗传分化及其对光照时间改变的表型可塑性共同作用导致云杉不同种源、家系的生长对补光的响应不同,可以通过对比选育出适应补光环境的家系、种源,这让在补光条件下选育苗期速生型优良家系、种源成为一种可能。本研究对认识光调控云杉生长机制和优良种质的高效繁殖具有理论和实践意义。