胡萝卜属于伞形花科中的一种重要的根菜类蔬菜,由于富含类胡萝卜素使其肉质根呈现不同的颜色。其中红色胡萝卜是主栽类型之一,由于其富含番茄红素而使肉质根呈红色,肉质根中番茄红素的含量（干重）可高达1000μg/g以上。然而目前对于红色胡萝卜肉质根中番茄红素形成的分子机理和质体特性仍不清楚。本研究利用高效液相色谱（HPLC）对4个品种（红肉红心、红肉黄心、橙色和黄色）胡萝卜肉质根不同发育时期的主要类胡萝卜素进行了定性定量分析,并结合透射电镜（TEM）观察不同颜色肉质根中的质体类型及红色肉质根不同发育时期质体的变化,同时选取3个不同颜色（红色、橙色和黄色）胡萝卜品种65 d的肉质根进行了转录组分析,以期明确其质体类型及发育过程中的变化,筛选红色胡萝卜肉质根中与番茄红素代谢相关的基因。主要研究结果如下:（1）利用HPLC测定4个胡萝卜品种肉质根发育过程中主要类胡萝卜素含量的变化。结果表明,黄色胡萝卜肉质根中叶黄素是主要类胡萝卜素;橙色胡萝卜肉质根中叶黄素含量较低,α-和β-胡萝卜素含量较高;红色胡萝卜肉质根中同时含有叶黄素、番茄红素、α-和β-胡萝卜素,其中番茄红素的含量显著高于其他三种类胡萝卜素,45 d-65 d是红色胡萝卜转色和番茄红素大量积累的关键时期。（2）通过TEM观察肉质根中的质体发现,白色胡萝卜肉质根中仅含有脂质体,黄色胡萝卜肉质根中主要含有脂质体和淀粉体,红色胡萝卜肉质根中含有脂质体、淀粉体和有色质体,且有色质体呈晶体状和球状两种。随着红色胡萝卜肉质根中番茄红素积累量的增加,晶体状有色质体数量增多,体积增大,而球状有色质体逐渐减少。（3）通过对红色、橙色和黄色胡萝卜品种65 d肉质根的9个样品进行转录组测序,鉴定到791个基因在红色肉质根中特异表达,其中仅有4个类胡萝卜素代谢途径的基因（Dc DXS1、Dc CRTISO、Dc LYCE和Dc CCD1）和3个转录因子（Dc NAC2、Dc PIF1和Dc HY5）在红色胡萝卜肉质根中特异表达。对Dc DXS1、Dc CRTISO、Dc LYCE、Dc CCD1、Dc NAC2、Dc PIF1和Dc HY5及番茄红素代谢上、下游的基因（Dc GGPS1、Dc PSY1、Dc PSY2、Dc PDS、Dc ZDS1和Dc LYCB）在肉质根不同时期的表达量的分析结果表明,番茄红素上游基因Dc PSY1和Dc CRTISO在45 d和65 d的红色肉质根中表达量显著升高,而下游基因Dc LYCB在45 d和Dc LYCE在65 d的表达量显著降低,同时转录因子Dc PIF1在45 d和65 d的表达量也显著降低,推测这5个基因共同调控红色胡萝卜肉质根中番茄红素的积累。