La baja eficiencia en el uso de nitrógeno (NUE) sigue siendo un desafío agrícola crítico, ya que se estima que entre el 50 y el 70% del nitrógeno (N) aplicado se pierde, lo que resulta en impactos ambientales negativos y una reducción en la producción de cultivos. Para elucidar el mecanismo molecular que controla la NUE en el tomate, realizamos un análisis genómico, transcriptómico y funcional integral de las familias de transportadores NPF, NRT2 y AMT bajo condiciones de suministro comercial de alto N. Nuestro análisis integrado identificó un mecanismo de señalización de arriba hacia abajo donde el rendimiento metabólico de la planta regula sistemáticamente la capacidad de transporte de N. Bajo suficiencia de N, el brote mostró una reducción en la asimilación de N, evidenciada por la acumulación de NO (aumentada en un 55.7%) y la reducción de las actividades de la nitrato reductasa (NR) y la glutamina sintetasa (GS) (reducciones del 54.0% y 43.2%, respectivamente), lo que se correlacionó con una reducción del 42.3% en la capacidad de síntesis de clorofila. Esta reducción en la demanda metabólica desencadenó sistemáticamente la regulación a la baja de los transportadores clave de larga distancia, restringiendo la translocación de N y promoviendo una acumulación significativa de N en las raíces (aumentada en un 41.8%). Nuestros datos establecieron que el estado metabólico de la hoja es el regulador sistémico del transporte de N e identificaron a los transportadores como puntos de control moleculares fundamentales. Estos hallazgos indican que la manipulación de estos transportadores podría servir como una herramienta valiosa en programas de mejoramiento molecular para mejorar significativamente la NUE en variedades comerciales de tomate.