光是植物生长发育最重要的环境因子之一,不仅是植物生长的能源,还可作为植物某些生命活动的信号,影响植物的生长发育和新陈代谢。植物通过光受体感受光质、光强、光周期及光方向而影响植物的整个生命周期。虽然已有不少关于植物对光质响应的研究报道,但试材大多为组培苗或阴生植物,对实生苗的研究较少,且大多采用彩色荧光灯、滤光片或有色膜获得光质,无法定量精确地调制光谱能量分布,影响了结论的可靠性和可比性。LED光源是一种新型高效的节能光源,具有光谱能量调制便捷、发热低、节能环保等重要特点有望替代传统设施的补光光源。在国外,已有不少学者就LED光源对植物的生理学响应进行了研究报道,而国内在这方面的研究才刚刚起步,但不同植物个体对光质的响应不同,植物个体对光质的响应还需要从光合器官微观结构的变化等方面进行深入探讨,以推动LED光源在设施栽培中的广泛应用。本研究以樱桃番茄(Lycopersicon esculentum var. cerasiforme)为试材,采用基质栽培,Hoagland营养液灌溉管理,其他环境因子可控。以新型第四代高亮度和高功率型LED为光源,设计了光质及光强柔性可调的光照培养系统,可精量地调制LED光源的光质和光强,研究了LED光源对樱桃番茄生长和光合作用的影响。以期为设施栽培樱桃番茄筛选合适的LED光源。主要的研究结果如下：对50 μmol m-2 s-1弱光LED光质效应研究发现,50 μmol m-2 s-1的各色光限制了樱桃番茄的生长,红蓝光基础上添加黄紫复合光和黄光能显著地提高植株的光合能力,促进生物量的积累；添加黄光、绿光、紫光及其组合光可调节植株光合产物的分配,使光合产物从叶片向根部转移；添加黄紫复合光对弱光的利用增强,具有较大的光合潜能,可以部分缓解红蓝光处理由于光能量不足而对植株生长的限制。在6种不同光强红蓝LED光下,植株干鲜重随光强提高而增大,低光强处理叶面积大而薄、株高、节间距较大,呈现植株徒长的特征；高光强处理茎较粗,植株健壮,但300μmol m-2 s-1以上各处理植株的干鲜重、株高、茎粗及叶面积差异不显著。光强不同植株体内抗氧化酶活性和MDA含量各异,随着光强的减弱,CAT活性上升,而POD活性下降,MDA含量无显著变化,SOD活性在中等光强时活性最大。低光强处理叶片光合色素含量较高,且光强为300-550μmol m-2 s-1之间光合色素无显著差异,而净光合速率随光强增大而提高,光强为50μmol m-2 s-1时最大光化学效率显著大于其他光强处理,而其光化学转化效率显著低于其他光强处理。不同光强处理叶绿体中淀粉颗粒含量和体积不同,光强为50μmol m-2 s-1时叶绿体明显发育不良,而高光强(550μmol m-2 s-1)时,嗜饿体增多；在光强200-450μmol m-2 s-1时海绵组织和栅栏组织发育较好,且450μmol m-2 s-1的光处理气孔数显著高于其他光强处理。LED光质处理研究发现,单色的红光、黄光及绿光处理叶片光合色素含量及光合能力较低,叶绿体发育不良,且叶肉细胞中栅栏组织和海绵组织没有得到充分的发育,黄光处理尤为明显,不利于植株的生长。而含有蓝光的各处理,如蓝光、红蓝复合光及红蓝绿复合光处理植株光合色素含量较高、光合能力较强,且光化学转化能力较高,可显著地促进植株生长；红蓝光处理下叶绿体中基粒数目较多,并且基粒片层清晰可见,淀粉颗粒较多,叶绿体发育水平明显好于对照；蓝光处理基粒片层最厚,但几乎没有淀粉粒；红蓝绿光处理叶绿体细胞发育水平与白光对照相似,红蓝、红蓝绿和蓝光处理叶片发育明显好于对照,尤其是红蓝光处理,叶片栅栏组织发达且整齐,并且海绵组织也非常有序,且红蓝、蓝、红蓝绿和绿光处理气孔密度显著大于对照,其他处理气孔密度与对照无显著性差异。不同配比红蓝LED光效应研究表明,蓝光剂量为50%-75%时植株长势较好,而蓝光剂量为25%时植株生长受到抑制。蓝光剂量为50%和75%处理植株的净光合速率显著大于其他处理,而25%蓝光剂量处理净光合束率显著低于其他处理,蓝光剂量对樱桃番茄植株净光合速率的影响与植株比叶面积呈负相关；蓝光剂量100%时光化学转换效率较高。不同剂量蓝光的处理,叶绿体都得到良好的发育,蓝光剂量为75%和60%处理叶绿体基粒片层垛叠浓密,60%蓝光剂量处理淀粉颗粒较少,50%蓝光剂量处理淀粉颗粒显著多于其他处理。蓝光剂量处理对叶片解剖结构影响不显著,蓝光剂量影响气孔数目,蓝光剂量为50%时气孔数显著大于其他处理,同时也影响花粉活力,蓝光剂量为25%时花粉活力显著低于其他处理。此外,蓝光剂量60%处理果重和果数均显著大于其他处理,蓝光剂量增大促进果实中番茄红素、游离氨基酸和类黄酮的形成、提高糖酸比值,蓝光剂量降低可促进果实中可滴定酸的形成,蓝光剂量为50%时果实中可溶性蛋白含量较高,蓝光剂量提高至60%时蔗糖、维生素C含量较高,而蓝光剂量为25%时果实中番茄红素、可溶性固形物、可溶性蛋白含量较低,且可溶性糖、蔗糖、游离氨基酸、花青素的含量也较低。本研究表明,光强为50μmol m-2 s-1的光强不利于植株的生长,而光强为300μmol m-2 s-1、光谱能量分布为红蓝组合光、蓝光剂量为50%-75%是栽培樱桃番茄较好的LED光源,而蓝光剂量为60%时可提高果实品质。