人工光源可实现蔬菜的规模化高效生产,然而较高的光源能耗是制约其发展的关键因素。优化光参数是提高植物生产力和光能利用效率的关键。已知光合作用合成的蔗糖、光合相关酶的活性和气孔导度在光强恒定下随时间而呈现单峰曲线的变化趋势,因此碳固定效率是不断变化的。关于光能集中于哪个时段更有利于光合碳水化合物的积累鲜有报道。因此,探讨植物对不同时段光强的相应机制,对于优化光参数,提高人工光源的利用效率具有重要的指导意义。本文以模式植物番茄（Solanum lycopersicum）为研究对象,在人工气候室条件下用基质栽培,从种子发芽后开始不同光照处理,设定不同光强梯度处理(50、100、200、400、600、800和1000μmol?m^-2?s^-1);光强分布时段处理(CK:光强恒定为200μmol?m^-2?s^-1;T1、T2和T3日累积光量同CK处理,一天中光强分布呈单峰曲线变化,T1:光强集中分布在12:30-15:30;T2:光强集中分布在11:00-14:00;T3:光强集中分布在14:00-17:00);调整光强分布时段处理(CK:光强恒定为200μmol?m^-2?s^-1;A1、A2和A3日累积光量同CK处理,A1:中午光强降低;A2:上午光强大于下午;A3:中午光强降低且上午光强大于下午)。从形态建成、生物量、光能利用效率、光合特性,气孔特性,光合作用关键酶和基因的表达、转录组和代谢组等方面分析,研究光强变化对番茄幼苗生长和光合特性的影响。主要研究结果与结论如下:1光强增加显著促进番茄幼苗生长和光合能力,但降低光能利用率（LUE）。光强增加显著促进茎粗、叶片数、叶长、叶宽、叶面积的增加。光强升高显著降低LUE,高于400μmol?m^-2?s^-1的光强LUE无显著差异。恒定光强低于100μmol?m^-2?s^-1或高于800μmol?m^-2?s^-1均抑制番茄幼苗的正常生长。基于提高LUE降低能耗成本考虑,200μmol?m^-2?s^-1的恒定光强（CK）最适宜番茄幼苗生长。2光强分布时段处理（T1、T2、T3）显著抑制番茄幼苗的生长,降低LUE。光强变化处理显著降低株高、叶片数、叶面积、气孔密度、气孔指数、等形态指数,不利于光能的捕获和CO₂的吸收,从而抑制生物量的积累（降低了17.4%～31.5%）。此外,T1处理显著降低PSⅡ的开放程度,下调FDA活性及基因的表达量,因而抑制生物量积累。T2处理与T1和T3处理相比,提高叶面积,促进光能的捕获;并且降低气孔限制与非气孔限制值,进而提高蒸腾速率和卡尔文循环运转效率,从而有利于生物量的积累。3光强分布时段处理下番茄幼苗叶片转录组学分析。T1处理与CK之间的显著差异基因数目最多,共有1080个,T2处理与CK之间差异基因数目最少。3组光强变化处理与CK处理相比,共有177个共同差异基因。光强变化处理抑制光合途径中叶绿素a加氧酶、磷酸烯醇丙酮酸羧化酶、海藻糖-6-磷酸合酶和醛糖1-异构酶等表达,最终降低光合碳产物的积累。4光强分布时段处理下番茄幼苗叶片代谢组学分析。光强变化处理与CK处理相比,共检测到差异代谢物216个,这些代谢物集中于氨基酸代谢、碳水化合物代谢和脂类代谢途径。T1处理促进光合碳分解过程和转化过程,如磷酸戊糖途径、柠檬酸途径和光呼吸途径,氨基酸合成途径,促进次生代谢产物合成;T3处理抑制碳代谢途径,如减弱磷酸戊糖途径、柠檬酸途径和氨基酸合成途径,使代谢物减少。T2处理与CK之间的变化差异较低。由以上研究可知,不同时段光强对植株的生理生化有不同的影响,一些途径及相关基因的表达在不同的时段有很大差异。5调整光强变化处理对番茄幼苗生长和光能利用率的影响。将光能集中有利碳固定的上午时段,而降低消耗光合碳同化产物的中午时段光强（A3）。与CK相比,A3处理提高番茄幼苗的叶面积、叶片厚度、生物量和LUE。处理35 d时植株的总生物量提高15.7%,LUE提高了15%。人工光环境条件下,A3处理可提高光能利用率,更适于番茄幼苗的生长。综上所述,光强集中处理在光合还原力、光合碳同化过程、碳代谢分解等不同途径及程度上影响光合产物的累积。此外,光强集中在上午时段,避免光强集中于中午时段有利于提高光合产物的积累和LUE。