番茄（Solanum lycopersicum）是我国冬春季设施栽培的主要作物之一,由于其低温敏感性和我国设施类型的特点,低温是限制设施番茄生长以及优质高产的重要因素。低温对番茄生理生化等过程的影响已有大量的研究,但是不同供氮水平与低温下番茄氮代谢和光合作用的关系报道的较少。本文深入研究了低温下不同供氮水平处理番茄的氮吸收、氮代谢和氮分配对生长、光合性能、细胞结构和叶蛋白质组的影响,探索了低温下供氮水平调控番茄氮代谢和光合作用及增强低温耐性的生理和分子机制,主要研究结果如下:1、低温胁迫下,由于光合速率的降低和氮代谢活性的减弱,导致相对生长速率减小,生物量积累变缓。而增氮处理可以减缓低温胁迫产生的不利影响,增大生长速率,进而增加各器官的生物量。这主要是由于增氮处理增加了氮代谢活性,提高了根、茎和叶的氮含量。增加的氮代谢影响到光合作用的光反应和暗反应,影响气孔因素,增加E和g_s,降低L_s,提高C_i;影响光合色素含量,增加Chl a、Chl b和Car的含量,降低Car/Chl的比值,从而增加了光能的吸收,降低了热量耗散的比例。而低氮处理由于氮代谢和氮含量的降低,加重了低温胁迫产生的不利影响,使得生长速率和生物量的积累减缓。这表明,低温下适当增氮可以提高植株的低温耐性,增加光合作用和生长。2、低温胁迫下,高氮处理提高了番茄植株的净同化速率（NAR）,使得RGR和各器官生物量积累量增加。叶片和根系RGR的增大分别表示光能和营养的获取,低温胁迫下,高氮增加的上位叶叶面积和叶面积比率（LAR）的值,这支撑了光合面积的增大与整株RGR的提高。低温下,高氮处理可以增加根系从基质中吸收氮的速率和总量,降低下部叶片的氮转移,并且增加下位叶、上位叶、根和茎中的氮含量,增加的氮含量支撑了NAR的提高,加之下位叶氮减少量降低,减缓了衰老,从而保持了部分光合性能,因而有更多的叶面积进行光合碳氮代谢,进而增加了RGR和生物量。高氮处理的植株根系吸收氮量的增加,提高了氮的同化酶如硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）和谷氨酸合成酶（GOGAT）的活性,降低了分解酶谷氨酸脱氢酶（GDH）的活性。NAR的提高与植株氮含量（PNC）和氮的生产力（NP）有关,但是高氮处理并不能增加NP,即不能增加光合氮的利用效率或者降低呼吸消耗,因此PNC的增大是增加生长的主要原因。3、在自然环境中,低温胁迫往往伴随着氮限制,双重胁迫加重了光能的吸收和代谢与光能利用的不平衡,对生长产生不利影响。低温下高氮处理增加了光合性能,具体表现为上调的净光合速率、A/PPFD和A/C_i响应曲线。增加的的光合性能一方面是因为增大的光能的吸收和利用,减少了热量耗散和ROS的产生,具体表现为上调的光合色素含量以及叶绿素荧光参数Fv/Fm、Fv’/Fm’、Φ_PSII、ETR和qP,下调了Car/Chl的比值、NPQ和ROS的含量以及MDH活性。另一方面增加了CE,具体表现为增大的g_s和g_m,提高了CO₂的扩散效率,这与增大的RuBisCO活性共同支撑了CE的提高。4、长期低温胁迫下,过多激发能的产生打破了ROS产生与清除的平衡,使体内O₂˙^-和H₂O₂的产生速率和含量均增高,过量活跃的O₂˙^-和H₂O₂以及低温本身对叶片结构和叶绿体超微结构产生不利的影响,而高氮处理降低了O₂˙^-和H₂O₂的产生速率和含量,减缓了低温胁迫产生的不利影响。叶片结构方面,低温胁迫显著增加了上表皮、栅栏组织、海绵组织、下表皮以及叶片的厚度,降低了栅栏组织/海绵组织的比值。低温下高氮处理的叶片受低温伤害程度减缓,海绵组织、下表皮和叶片的厚度降低,栅栏组织/海绵组织的值也略有增加。不同叶位叶片的叶绿体超微结构显示,低温胁迫使叶绿体的结构肿胀变性,椭圆形变为不规则的肥大弯曲状,嗜饿颗粒含量或者体积显著增加,SL和GL含量明显减少,叶肉细胞的细胞壁明显变厚,细胞质黏度变大。低温下高氮处理最明显的征是嗜饿颗粒体积较小,基粒垛叠程度和数量高,叶绿体的体积略大,并且高氮处理减缓解了低温下下部叶片叶绿体的降解,这些为光合性能的提高提供了基础保障。5、对不同温度和供氮水平处理番茄叶片的蛋白表达图谱分析,发现低温下施加硝酸铵和不加硝酸铵的处理在功能方面与应激响应、发育过程、生物调节、生物过程调控、信号和分子功能管理的差异蛋白数较高。在代谢通路方面与光合作用、碳水化合物和能量代谢以及氨基酸和蛋白质代谢中的差异蛋白的数量较高。通过分析这三大代谢通路差异蛋白的变化,发现低温胁迫降低光合作用和光合天线蛋白代谢相关差异蛋白的含量,进而对光合作用产生抑制作用。低温下高氮处理可以提高光合作用和光合天线蛋白代谢相关的差异蛋白质的含量,降低类胡萝卜素合成相关差异蛋白的含量,从而降低类胡萝卜素的含量以及类胡萝卜素与叶绿素的比值。低温下,高氮处理上调连接碳氮代谢蛋白质的丰度,增加碳氮代谢过程,而降低碳水化合物代谢以及与抗逆性相关蛋白的丰度。另外,低温下施加硝酸铵和不加硝酸铵处理与光合作用相关的CHCB2、RPE、LHCA3和NADP⁺-MDH差异蛋白得到了基因水平的验证。