光照不仅影响植物的光合作用,还影响植物的生长发育、形态建成及次生代谢等生理生化过程。植物能接收的光谱范围为280-800 nm,其中对400-700 nm的光谱较为敏感,该区段的波长也称为光合作用有效能量区域。小白菜原产中国,富含具有抗癌功效的花色苷、类黄酮、总酚、硫苷等生理活性成分,是广受欢迎的功能性食品。本试验以小白菜（绿叶和红叶两种类型）为供试材料,通过筛选出能够影响小白菜生长和品质的补光强度和波长,发现光照能量和信号作用对小白菜的影响规律;以小白菜中的硫苷代谢网络为基础,基于前两个试验的筛选结果,利用能够显著引起硫苷组分含量变化的蓝光补光强度和波长,从小白菜的光受体、调控转录因子、硫苷合成核心基因探究蓝光影响硫苷代谢的调控网络机理,基于光敏色素理论基础,蓝光基础上添加红光进一步对硫苷代谢与光质的变化规律进行验证,以完善光质对硫苷代谢网络的调控机理研究。基于以上光环境的筛选和机理研究,构建一类农用光电功能材料并探讨其植物种植应用效应:从宏观角度,应用稀土离子掺杂无机构建了LED植物灯和植物工厂专用转光罩;从微观角度,尝试了荧光碳量子点对植物生长及生理代谢的影响,预期利用碳点的荧光特性,通过植物组织的微区光环境监测纳米发光材料对植物生长的影响机理。本论文取得研究成果如下:1、不同蓝光补光强度对两种叶色小白菜生长及品质的影响采收前10天,补充不同的蓝光强度(0、50、100、150μmol·m^-2·s^-1),补光波长460 nm,连续光照小白菜12h。结果表明:50μmol·m^-2·s^-1的补光强度下,两种叶色小白菜具有最高的生物量和叶绿素含量。抗氧化成分（Vc、类胡萝卜素）含量和营养保健成分（花色苷、类黄酮、总酚）的含量随蓝光补光强度的增加而增加,而可溶性糖和硝酸盐的含量显著下降。水解氨基酸和硫代葡萄糖苷在两种叶色小白菜中的含量随着蓝光补光强度的增加而显著增加。补充蓝光处理的小白菜中抗氧化能力（DPPH和FRAP）含量均高于对照组。2、不同补光波长对两种叶色小白菜生长及品质的影响采收前10天连续照射不同波长的蓝紫光（460、430、400、380 nm）,强度为100μmol·m^-2·s^-1,连续光照小白菜12h。结果表明:在430 nm光处理下,小白菜具有最高的生物量。随着蓝光补光波长的变短,两种叶色小白菜的生物量和硝酸盐含量显著降低,营养保健成分（花色苷、总酚、类黄酮、Vc）含量和抗氧化能力（DPPH和FRAP）显著增加,硫苷组分、水解氨基酸、可溶性糖、可溶性蛋白和游离氨基酸含量依据不同的补光波长具有不同的变化规律。3、光质对小白菜硫苷代谢的分子机制研究以波长430 nm的蓝紫光为光源处理两种叶色小白菜,补光强度100μmol·m^-2·s^-1,12h采样一次,共三次。结果表明,蓝紫光能够显著引起两种叶色小白菜中的光受体、调控转录因子及硫苷合成核心结构基因的上调表达;以430 nm蓝紫光同630 nm红光为复合光源,重复以上栽培及采样步骤。探究红蓝复合光对两种叶色小白菜硫苷代谢网络的影响,复合光能够显著上调表达硫苷代谢的核心结构和调控转录因子基因的表达量。以上结果表明,不同的光质能够引起小白菜植株体内硫苷组分含量的变化,但不同的硫苷代谢关键基因的表达量还依赖于品种差异性和不同的光处理。4、CaAl₁₂O₁₉:Mn⁴⁺荧光粉合成、光谱调控及小白菜的种植应用基于上述光质对小白菜的光生理学研究结果,构建了一类植物生长LED应用的荧光粉并开展应用探索。通过高温固相反应制备Mn⁴⁺掺杂Ca_1-xY_xAl_12-xMg_xO₁₉荧光粉,研究发现,Y³⁺/Mg²⁺共同取代Ca²⁺/Al³⁺形成固溶体,并产生系列光谱变化。经过XRD精修技术探讨了Ca_1-xY_xAl_12-xMg_xO₁₉（x=0-0.50）的结构演变规律,研究了结构与性能的构-效关系。通过调整基质组成,样品可以实现发射光谱可调,刚好匹配植物光敏色素的特征吸收峰。采用荧光粉制备的LED光源处理小白菜具有最大的气孔导度、可溶性糖和游离氨基酸含量。因此这一类荧光粉具有代替传统光源应用在植物照明灯上的潜能。5、基于CaAlSiN₃:Eu²⁺/PC复合的植物照明LED转光罩制备及小白菜栽培应用为实现植物工厂内光质的快速转换,探究及制备不用质量分数掺杂的CaAlSiN₃:Eu²⁺(CASN:Eu²⁺)的荧光聚碳酸酯（PC）转光罩。结果表明,CASN:Eu²⁺荧光粉在掺杂过程中性质稳定,虽光效略有减弱,但显色指数从70.3提高到77.6。掺杂荧光粉质量分数为4‰的转光罩装备T8型LED灯照射两种叶色小白菜能够显著增加鲜（干）重,且具有最高的可溶性糖含量。6、以荧光碳点为探针的微区光环境下小白菜生物毒性及荧光成像研究以花粉为碳源,利用水热反应一步法合成具有蓝色发射荧光特性的纳米碳点,该碳点具有较低的毒性、较好的水溶性和良好的生物相容性等特点。通过水培小白菜及植物组织切片发现,纳米碳点能够被小白菜吸收和运输到各个组织器官中,添加花粉碳点浓度为3.5 mg/L的营养液可显著增加小白菜的生物量,激光共聚焦显微镜和TEM可明显观察到荧光碳点在小白菜组织中的输运途径和分布,为构建植物微区光环境的应用初探道路。