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土壤有效磷亏缺是制约作物生长发育的重要因素之一,通过生物学途径提高作物对磷的吸收利用率和缓解低磷对作物的伤害已成为研究热点。硅因其能促进作物生长发育并提高其抗逆性的特点,近年来受到越来越多的重视,已有研究的硅源以离子硅（硅酸盐）为主,而纳米硅相比于离子硅活性更高,能更有效的调控植物生长发育,但离子硅与纳米硅在作物中调控效应的比较研究未见报道。本试验以‘Micro-tom’番茄为试材,设置正常磷处理(CK:0.33 mmol·L-1)和低磷处理(LP:0.0033 mmol·L-1),分别喷施不同浓度(20、100 mg·L-1)纳米硅（NP）和离子硅（Si）溶液,以喷施纯水为对照;探讨了纳米硅和离子硅对低磷胁迫下番茄幼苗生长及生理特性（生物量、光合荧光参数、抗氧化特性、矿质元素和渗透调节系统等）、果实品质、转录组学和代谢组学的影响,以期初步揭示纳米硅、离子硅调控低磷胁迫耐受性的差异机理,为生产上合理施用硅肥提高番茄的磷利用效率、实现提质增产提供科学依据。主要研究结果如下:1.低磷胁迫显著抑制了番茄幼苗的生长。叶面喷施不同浓度的纳米硅均可明显促进低磷胁迫下番茄幼苗的生长,其中,18 d时,LP100NP处理下地上部鲜重和地上部干重较LP处理相比分别显著增加了1.45倍和1.23倍;而短期内不同浓度的离子硅溶液对于番茄幼苗低磷胁迫的缓解作用甚微。2.喷施纳米硅和离子硅均不同程度的增加了光合色素含量、净光合速率、叶绿素荧光参数,其中18 d时,与LP处理相比,LP100NP处理下净光合速率（Pn）增幅为3.11倍,而LP100Si处理增幅为1.00倍。LP100Si叶片栅栏组织细胞排列混乱,细胞间界限模糊;LP100NP处理叶片栅栏组织饱满。可见,纳米硅能更有效的保护叶片的结构功能,增加光合色素含量,提高光合性能,减轻PSⅡ的损伤程度。3.喷施纳米硅和离子硅均不同程度的降低了低磷胁迫下番茄幼苗的MDA含量、O2·含量和H2O2含量,其中,18 d时LP100NP处理叶片、根系MDA含量较LP处理分别显著下降了29.54%、21.51%;而LP100Si处理叶片、根系MDA含量较LP处理分别显著下降7.64%、9.52%;同时增强了抗氧化酶活性,LP100NP和LP100Si处理叶片4.喷施纳米硅和离子硅均对缓解低磷胁迫下逆境物质的积累有积极作用,其中18d时,与LP处理相比LP100NP和LP100Si处理根系有机酸含量增幅达到了1.68倍和1.50倍,根系可溶性糖含量分别升高了66.55%和36.18%。纳米硅和离子硅均能不同程度的增加幼苗中的可溶性糖、游离氨基酸、有机酸和可溶性蛋白含量,降低渗透势,缓解了低磷胁迫对番茄植株造成的渗透胁迫,增强了细胞的保水和吸水能力。5.低磷胁迫下喷施纳米硅不同程度的提高了幼苗Ca、Mg元素的积累,促进了Mn、Cu、Fe元素的吸收,提高大量元素在植株叶片中的分配比例;而离子硅处理降低了幼苗中K、Ca、Mg元素含量,抑制了根系对微量元素的吸收,并不同程度影响元素向地上部的转运。与LP处理相比,LP100NP和LP100Si处理根系磷含量分别显著提高了75.86%和56.28%;LP100NP和LP100Si处理叶片硅元素含量分别增加了64.18%和52.03%。可见,LP100NP处理能更显著的促进根系磷素的吸收,对大量元素进行了再分配,缓解了胁迫下番茄根系中微量元素下降的趋势,维持了养分平衡,缓解低磷胁迫对植物生长的抑制。6.低磷胁迫下叶面喷施纳米硅和离子硅对蔗糖代谢过程的作用不一致。LP100Si处理显著提高了SPS活性,降低蔗糖含量,防止蔗糖积累对光合效率的抑制作用;而LP100NP处理促进SS、SPS、AI和NI活性显著增加,进一步促进了蔗糖、果糖积累,增强植株次生代谢,进而提高植株抗逆性。7.叶面喷施纳米硅和离子硅对低磷胁迫下番茄果实品质均有不同程度的促进作用,果实单果重在100NP处理下达到了3.92 g,且LP100NP处理单果重较LP100Si处理显著增加,同时纳米硅处理下番茄开花坐果时间提前,缩短了果实成熟时间,营养物质（可溶性糖、有机酸和游离氨基酸）迅速积累,P、N、Ca、Mg、Fe矿质元素含量显著升高。可见,纳米硅能通过改进营养元素的积累和矿质营养的吸收,促进植物生长,提高产量与品质。8.转录组测序分析表明,低磷胁迫下喷施纳米硅和离子硅处理中番茄幼苗诱导的差异基因显著富集在苯丙烷生物合成、氮代谢、淀粉和蔗糖代谢以及植物激素信号转导中,且纳米硅处理诱导的差异基因数量多余离子硅处理。LP100Si处理仅上调了激素信号转导相关基因（IAA、SAUR、GH3）的表达,而LP100NP处理不仅上调了IAA、SAUR、GH3基因的表达,且诱导激素信号转导相关基因（ARF、ERF1、JAR1）及淀粉和蔗糖代谢相关基因（ost B、TPS、SS）的上调表达,激活生长素、细胞分裂素、茉莉酸及水杨酸信号途径,提高蔗糖代谢酶、海藻糖合成酶及淀粉酶活性,进而影响Le PT1、Le PT2基因上调表达,进而增加植物对磷素的吸收以提高植株抗逆性。9.代谢组分析显示,纳米硅和离子硅处理下低磷胁迫中番茄幼苗根系差异代谢物主要富集在氧化磷酸化、乙醛酸和三羧酸代谢、柠檬酸循环、丙氨酸和天冬氨酸和谷氨酸代谢、氮代谢等代谢通路中。LP100NP处理中葡萄糖、苹果酸、黄素单核甘酸、色氨酸、精氨酸和脯氨酸显著上调表达,天冬酰胺、柠檬酸、琥珀酸、谷氨酸、谷氨酰胺和α-酮戊二酸显著下调;而LP100Si处理仅显著上调苹果酸和α-酮戊二酸,其余代谢物无显著性变化。可见,纳米硅处理能更显著提高三羧酸循环、氨基酸代谢中代谢物的含量,调控淀粉和蔗糖代谢、氨基酸代谢及谷胱甘肽代谢等代谢过程,维持细胞形态,促进ATP等能源物质的合成,缓解植物的能源消耗,减少低磷胁迫对番茄幼苗的抑制作用。