EEB| 中国农业科学院都市农业研究所杨其长教授团队揭示叶片背面光合潜力 为设施LED高效供光提供新策略
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2026年3月3日，中国农业科学院都市农业研究所智能园艺装备团队在Environmental and Experimental Botany在线发表了题为“Abaxial leaf illumination: A strategy to enhance photosynthesis and yield in strawberry (Fragaria × ananassa)”的研究论文。该研究揭示了叶片背面可被激活的光合潜力，提出了设施环境下提升作物光能利用效率和生产效益的LED高效供光新策略，为设施补光和LED植物工厂光环境精准调控提供了新的理论依据与技术路径。
土设施农业特别是人工光型植物工厂，主要依赖LED人工光源进行作物生产，但现有供光策略主要聚焦叶片正面，叶片背面光合潜力长期未被充分认识和利用。在高密度栽培和冠层遮阴条件下，下层叶片和叶片背面处于弱光环境，成为限制群体光能利用效率和产量提升的重要因素。因此，挖掘叶片背面光合潜力、创新LED供光方式，是提升设施作物光能利用效率和生产效率的重要研究方向。
研究团队以典型的浆果作物草莓（Fragaria × ananassa）为研究对象，通过在亚适宜光照条件下设置不同光照强度的叶正面、叶背面补光处理，结合光合气体交换测定、叶绿素荧光分析和叶肉导度计算等技术（图 1），系统探讨了叶背补光对草莓光合性能的调控效应。研究者通过测定气孔形态特征、光合色素含量及植株生物量分配（图 2），分析了不同补光方式对草莓植株生长的影响机制，同时结合果实产量、品质指标测定（图 3），明确了叶背补光提升草莓产量和品质的适宜光照强度。此外，研究还通过皮尔逊相关性分析，构建了草莓产量与光合参数、植株表型指标间的关联关系，定量揭示了叶背补光下光合效率提升对产量形成的贡献规律。
图1 草莓响应不同供光方向与光强条件的光合性能调控效应
图2 草莓响应不同供光方向与光强条件的生长机制分析
图3 草莓响应不同供光方向与光强条件的产量与品质研究
研究表明，叶片背面并非被动受光界面，而是具有可被激活的光合潜力。适宜强度的叶片背面LED照射可显著提高叶片光化学效率、气体交换能力和气孔发育水平，进而促进碳同化与产量形成。该研究从叶片双面光合利用的新视角提出了设施LED高效供光新策略，突破了传统单一叶片正面供光模式，为设施补光和植物工厂LED供光提供了新思路，对提高人工光型植物生产系统光能利用效率、降低能耗、提升单位面积产量具有重要意义。
本期编辑：
王芳 中国农业科学院都市农业研究所
文稿联系及审核：
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校对排版：
李正阳 东北林业大学
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