红肉脐橙(卡拉卡拉脐橙)是华盛顿脐橙的红肉芽变品种,果肉为粉红色到红色,能够积累大量的线性类胡萝卜素(八氢番茄红素、六氢番茄红素、番茄红素)和p-胡萝卜素,而华盛顿脐橙的一个普通肉色芽变品种纽荷尔脐橙果肉不能积累番茄红素。本文主要以红肉脐橙和纽荷尔脐橙果肉为研究对象,探索红肉突变体和普通品种类胡萝卜素差异积累的机制。主要研究结果如下：对发育阶段的红肉脐橙和纽荷尔脐橙果肉类胡萝卜素的组分和含量进行了测定。发现两个品种类胡萝卜素组分与含量变化存在显著差异。红肉品种果肉总类胡萝卜素含量显著高于黄肉品种,在发育阶段中前者是后者的19-56倍之间。成熟期红肉脐橙果肉含量为45.03 μg/g FW,纽荷尔脐橙果肉含量为2.09 μg/g FW,但p,p-叶黄素总量分别为1.99μg/g FW和1.99 μg/g FW,最大的差异是红肉脐橙积累了高水平的八氢番茄红素、六氢番茄红素和番茄红素,尤其番茄红素在普通品种中不积累。发育过程中,各组分的变化差异显著,线性类胡萝卜素在红肉脐橙中呈现急剧增加的趋势,而纽荷尔脐橙中并不含有番茄红素,虽然八氢番茄红素和六氢番茄红素呈现逐渐增加的趋势,但是含量远远低于红肉脐橙。对参与类胡萝卜素代谢的相关基因进行了表达分析,发现在整个发育过程中,类胡萝卜素组分含量变化与类胡萝卜素代谢相关的基因的表达水平呈现很好的相关性。红肉脐橙中的DXR、PDS、ZDS、LCYE的表达强度稍微高于纽荷尔脐橙,这些差异不能解释类胡萝卜素的差异积累。对两个品种的质体发育进行了观察和分析,发现在红肉脐橙果肉细胞中形成了两类有色体,一类是片层的晶体状红色有色体(10-25μm),一类是球形的有色体(1-2μm),而纽荷尔脐橙中只有一类球形的质体,两类有色体在大小、颜色、内部结构上存在巨大差异,这与番茄红素的大量积累有很好的一致性。进行内部结构观察发现,两类质体发育模式差异显著,球形的有色体主要积累黄色的类胡萝卜素,脂质小球数量增加导致两个品种中黄色类胡萝卜素含量逐渐增加,但是在两个品种中发育模式没有差异,都是来自叶绿体的转化。晶体状有色体由前质体发育为造粉体之后发育而来,主要形成了数量逐渐增多的波动性膜结构和大脂质体结构,有色体大小由5-10μm到10-25μm,与线性类胡萝卜素在红肉脐橙果肉中的急剧增加积累相关。综上所述,红肉脐橙和普通脐橙质体结构及发育模式存在显著差异,红肉脐橙中的片层红色晶体状结构的形成与番茄红素等类胡萝卜素大量积累密切相关。