低温是农业生产中的重要气象灾害之一,尤其是在我国北方地区低温冷害经常发生,严重影响了番茄等喜温植物的产量及品质。硅（Si）是地壳中第二大丰富的非金属元素,也是植物生长中的有益元素。目前,实际生产中关于离子硅提高植物抗逆性的报道已然很多,但对离子硅和纳米硅调控低温胁迫下番茄幼苗生理和分子机理的研究未见报道。因此,本试验以‘中杂九号’番茄品种为试材,采用基质培,设置两种温度,常温（25/16℃）和低温（15/6℃）,分别喷施同一浓度(100mg·L-1)纳米硅（NP）和离子硅（Si）溶液,以喷施纯水为对照;研究两种外源硅对低温胁迫下番茄幼苗的生理及分子机制,为基于两种不同形态硅调控番茄低温耐性提供理论依据。主要试验结果如下:1随着低温胁迫时间的延长,番茄幼苗叶片发紫,茎部呈深绿色且基部呈红色,植株矮小,抑制了地上部和根系的生长。低温（LT）处理下番茄幼苗总鲜重、自由水、叶面积、根系活跃吸收面积和总根长较常温（RT）相比,分别显著降低了65.20%、73.73%、54.87%、66.67%和54.86%。而施离子硅（100Si）和纳米硅（100NP）明显促进了番茄幼苗的生长,与LT相比,施100Si和100NP均不同程度的增加了总鲜重和自由水,其中100NP的提升效果更佳,可提升1.42倍和2.28倍。说明离子硅和纳米硅均可缓解低温胁迫对番茄幼苗生长的抑制作用,增加根系活跃吸收面积,进而提高生物量积累,但是纳米硅在提高番茄生长能力上优于离子硅。2在低温处理9 d时,与RT相比,LT处理的叶绿素a含量、净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）和PSⅡ实际光化学效率（ΦPSⅡ）分别显著降低了37.37%、45.13%、89.04%和19.70%;与LT处理相比,LT+100Si和LT+100NP处理下Pn、Tr和ΦPSⅡ显著增加,LT+100Si处理下增幅分别为20.77%、330.83%和5.66%,LT+100NP处理下增幅分别为20.94%、201.50%和11.32%。以上说明离子硅和纳米硅均可保护番茄叶片结构及功能的完整性和稳定性,有效增加了光合色素含量,提高了植物的光合作用和将光能转化为激发能的能力,可见离子硅和纳米硅在促进光合荧光方面的变化趋势趋于一致。3随着低温胁迫时间的延长,番茄幼苗细胞膜透性增加,膜质过氧化程度加剧,在低温处理9 d时,LT处理下叶片相对电导率、丙二醛（MDA）、脯氨酸和游离氨基酸含量与RT相比,分别显著增加了1.62倍、2.20倍、0.92倍和0.61倍,进而激活了抗氧化酶活性,LT处理根系SOD活性较RT处理显著增加了1.04倍;低温胁迫下施100Si和100NP后均可降低MDA和O2-.含量,提高渗透势和可溶性蛋白含量,其中100NP改善效果最佳,与LT相比,LT+100NP处理下叶片MDA和O2-.含量分别显著降低了30.42%和35.03%,根系渗透势显著提高了36.62%。说明离子硅和纳米硅均可通过提高细胞膜稳定指数,缓解细胞膜膜质损伤,降低过量有害物质的生成,提高细胞液浓度和保水能力,增强番茄幼苗的抗寒性。4在低温胁迫下,番茄幼苗氮元素（N）、磷元素（P）、硅元素（Si）以及其他元素的积累量显著下降;低温胁迫下施100Si和100NP可提高番茄幼苗矿质元素吸收能力和积累量,其中,100NP对N、P、K、Si等养分含量的积累要优于100Si。随着低温胁迫时间的延长,可溶性糖、蔗糖、蔗糖磷酸合成酶（SPS）和中性转化酶（NI）显著提高,淀粉含量显著降低,在低温处理9 d时,LT处理下番茄叶片可溶性糖含量较RT处理增加了20.51%,而叶片和根系的SPS较RT处理分别显著提高了3.88倍和1.62倍;施100Si和100NP可通过调节SS、SPS、AI和NI活性提高糖代谢效率,缓解低温胁迫介导的光合作用负反馈抑制,且纳米硅对蔗糖代谢相关酶的调节作用更为显著。5通过转录组结果分析,低温胁迫下外源离子硅和纳米硅处理诱导的番茄幼苗差异表达基因主要参与了抗氧化防御、叶绿素代谢、光合作用、糖代谢以及植物激素信号转导。低温胁迫下离子硅和纳米硅均可诱导叶片和根系的SOD[Cu-Zn]、POD和CAT相关基因上调表达,进而提高其抗氧化酶活性;同时可诱导番茄叶片por、COX15和LHC相关基因的上调表达,提高叶绿素合成速率,增强吸收的光能向PSⅡ的转化能力;并且诱导了番茄根系TPS、INV和ots B相关基因上调,提高番茄幼苗积累碳水化合物的能力,其中,100NP的差异基因主要富集维生素B6代谢通路（map00750）上,且多数基因表达上调。