番茄是我国最重要的园艺作物之一，果实颜色是决定番茄果实品质的关键因素，在很大程度上影响着消费者对番茄果实品质的初步评价。温室番茄在持续低日照或低温条件下，特别是在我国冬季至早春生长季节，经常出现果实着色障碍(着色缓慢或不均匀)的问题，这严重制约了优质番茄的可持续生产。

　　补充红蓝复合光照可促进番茄红素的合成，加快番茄果实着色。钾(K)是番茄果实中含量最高的阳离子，施用K肥可提高番茄产量和果实色泽。但补光对番茄K吸收和运输的影响，以及补光是否是通过促进K吸收和运输来促进果实着色的机理尚不清楚。本文研究了发光二极管(LED)照明(SL：100%红，100%蓝，75%红+ 25%蓝)对K在水培番茄根系吸收、果实运输和果实着色的影响。

　　结果发现红SL或红+蓝SL补光可以促进钾的吸收和钾的积累，并通过增加光合作用、植株生长和果实重量来促进类胡萝卜素(番茄红素、γ-胡萝卜素和β-胡萝卜素)的含量。qRT-PCR结果表明，K转运蛋白基因(SlHAKs)在果实发育和成熟过程中存在差异表达。在果实转色和成熟阶段表达量最高的基因为SlHAK10。SlHAK3和SlHAK19在转色位点高表达，SlHAK18在成熟位点高表达。这可能与番茄果实成熟的形成和品质有关。SlHAK4、SlHAK6、SlHAK8和SlHAK9在低K诱导下随果实成熟而显著下调。在转色和成熟过程中，蓝SL或红蓝组合SL显著提高了SlHAK6、SlHAK10、SlHAK15和SlHAK19的表达量。在果实成熟过程中，蓝或红蓝组合SL通过促进根系对K的吸收和果实的运输，提高了番茄红素、β-胡萝卜素、α-胡萝卜素和γ-胡萝卜素的含量，促进了果实着色，这与SlHAK6、SlHAK10、SlHAK15和SlHAK19在果实发育成熟过程中的表达水平一致。番茄果实中K的转运可能受光信号转导和ABA信号转导的调控。这些结果为番茄果实品质控制以及K转运和果实着色的光调节机制提供了有价值的信息。

　　图1 在低钾和正常钾水平下，红蓝补光和不补光下番茄的生长特性和钾含量。(A)增长的百分比;(B)花后第33、47和61天的番茄根系、叶片和果实中的钾含量。FW：鲜重，DW：干重，SPAD：叶片叶绿素含量，CK：自然光，R：添加660 nm的红光，B：添加430 nm的蓝光，RB：添加红蓝配光3：1，K：正常钾供应，-K：低钾供应。

　　图2 在低钾或正常钾水平下，番茄在补充红蓝光和不补光下的K吸收和果实着色。(A)K吸收速率;(B)果实发育和成熟期钾的吸收速率;(C)番茄果实在开花后第33、47、61天的色度值;(D) K吸收与色度值的相关性;(E)开花后第47天的果实着色，误差条表示三个独立重复的平均值的标准差。

　　图3 开花后第33天不同光照和K水平下番茄果实的差异表达基因(DEGs)的转录组分析。(A)与CK相比，在红/蓝光和低K处理下，K通道和转运蛋白相关基因的表达均出现上调和下调;(B)不同光处理间果实番茄红素代谢途径的DEGs分析;(C) 不同光处理间果实乙烯代谢途径的DEGs分析;(D) 不同光处理间果实脱落酸代谢途径的DEGs分析。

　　来源：Wang W., Liu D., Qin, M. et al. Effects of supplemental lighting on potassium transport and fruit coloring of tomatoes grown in hydroponics. Int. J. Mol. Sci. 2021, 22, 2687. https://doi.org/10.3390/ijms22052687

　　编辑：张玉