En el sistema de cultivo intercalado de maíz/batata, el crecimiento de las batatas se ve seriamente limitado por el estrés de luz débil en la etapa temprana debido a la sombra de las plantas de maíz. Sin embargo, no está claro cómo la luz débil afecta a las batatas y causa la pérdida de raíces tuberosas. Al establecer dos niveles de intensidad de luz (luz débil = 30% de transmitancia de luz normal), este estudio evaluó las respuestas de dos cultivares de batata con diferentes tolerancias a la luz débil en un experimento de campo y examinó la divergencia de la expresión génica relacionada con la luz y la fotosíntesis en un experimento en maceta. Los resultados mostraron que bajo luz débil, la estructura anatómica de las hojas funcionales cambió, y el grosor de la hoja disminuyó en un 39.98% y un 17.32% para Yuhongxinshu-4 y Wanshu-7, respectivamente. La relación de S/R aumentó, y la longitud de la raíz, el área superficial de la raíz y el volumen de la raíz disminuyeron. La enzima fotosintética rubisco se debilitó, y la tasa fotosintética neta (Pn) también disminuyó. El nivel de expresión génica en Wanshu-7 fue mayor que el de Yuhongxinshu-4. El análisis KEGG mostró que los genes expresados diferencialmente de los dos cultivares bajo estrés de luz débil utilizaron la misma vía de enriquecimiento, principalmente a través del metabolismo del glutatión y la biosíntesis de flavonoides. Después de que se restauraron los niveles de luz completa, los genes expresados diferencialmente se enriquecieron en vías como la fotosíntesis, la síntesis de pigmentos fotosintéticos y el metabolismo del carbono. Estos hallazgos indicaron que la luz débil cambió la morfología de la planta, la fisiología fotosintética y los niveles de expresión génica de las batatas, lo que finalmente causó pérdidas en el rendimiento de raíces tuberosas. El cultivar más sensible a la luz (Wanshu-7) tuvo reacciones más fuertes a la luz débil. Este estudio proporciona una base teórica y una estrategia para la cría de variedades tolerantes a la baja luz y la mejora de la producción en el cultivo intercalado de batatas.