Carotenoids are a group of natural pigments that are widely distributed in various plants. Carrots are plants rich in carotenoids and have fleshy roots with different colors. Carotenoid accumulation is a complex regulatory process with important guiding significance for carrot production. In this work, three carrot cultivars with different taproot colors, Hongxinqicun (orange), Benhongjinshi (red), and Tianzi (purple) were chosen as experimental materials to explore the molecular mechanism of carotenoid accumulation in carrot. Results showed that the three carotenoids, namely, α-carotene, β-carotene, and lutein, had accumulated in orange carrot cultivar Hongxinqicun. Lycopene was only detected in the taproots of Benhongjinshi. Lutein was the main carotenoid in Tianzi. Comparison of the carotenoid contents in different tissues of carrot showed that leaf blade was the tissue with the highest carotenoid accumulation. Expression analysis of carotenoid biosynthesis genes and its correlation with carotenoid accumulation confirmed the regulatory role of structural genes in carrots. The high expression of five lycopene synthesis-related genes, DcPSY2 , DcPDS , DcZDS1 , DcCRT1 , DcCRT2 , and low expression of DcLCYE may result in the lycopene accumulation in Benhongjinshi. However, the function of certain genes, such as DcPSY1 that was lowly expressed in red carrot, requires further investigation. Our results provided potential insights into the mechanism of carotenoid accumulation in three carrot cultivars with different taproot colors.

中文翻译：

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三种不同主根颜色的胡萝卜品种中类胡萝卜素生物合成相关基因的转录谱分析

类胡萝卜素是一组广泛分布于各种植物中的天然色素。胡萝卜是富含类胡萝卜素的植物，根部多肉，颜色各异。类胡萝卜素积累是一个复杂的调控过程，对胡萝卜生产具有重要的指导意义。本工作以红心七村（橙色）、本红金石（红色）和天紫（紫色）三个不同主根颜色的胡萝卜品种为实验材料，探索胡萝卜中类胡萝卜素积累的分子机制。结果表明，α-胡萝卜素、β-胡萝卜素和叶黄素三种类胡萝卜素在橙胡萝卜栽培品种红心七村中积累。番茄红素仅在本红金石的主根中检测到。叶黄素是天子中的主要类胡萝卜素。胡萝卜不同组织中类胡萝卜素含量的比较表明，叶片是类胡萝卜素积累量最高的组织。类胡萝卜素生物合成基因的表达分析及其与类胡萝卜素积累的相关性证实了结构基因在胡萝卜中的调控作用。五个番茄红素合成相关基因DcPSY2、DcPDS、DcZDS1、DcCRT1、DcCRT2的高表达和DcLCYE的低表达可能导致本红金石番茄红素的积累。然而，某些基因的功能，如在红胡萝卜中低表达的 DcPSY1，需要进一步研究。我们的研究结果提供了对具有不同主根颜色的三个胡萝卜品种中类胡萝卜素积累机制的潜在见解。类胡萝卜素生物合成基因的表达分析及其与类胡萝卜素积累的相关性证实了结构基因在胡萝卜中的调控作用。五个番茄红素合成相关基因DcPSY2、DcPDS、DcZDS1、DcCRT1、DcCRT2的高表达和DcLCYE的低表达可能导致本红金石番茄红素的积累。然而，某些基因的功能，如在红胡萝卜中低表达的 DcPSY1，需要进一步研究。我们的研究结果提供了对具有不同主根颜色的三个胡萝卜品种中类胡萝卜素积累机制的潜在见解。类胡萝卜素生物合成基因的表达分析及其与类胡萝卜素积累的相关性证实了结构基因在胡萝卜中的调控作用。五个番茄红素合成相关基因DcPSY2、DcPDS、DcZDS1、DcCRT1、DcCRT2的高表达和DcLCYE的低表达可能导致本红金石番茄红素的积累。然而，某些基因的功能，如在红胡萝卜中低表达的 DcPSY1，需要进一步研究。我们的研究结果提供了对具有不同主根颜色的三个胡萝卜品种中类胡萝卜素积累机制的潜在见解。DcZDS1、DcCRT1、DcCRT2和DcLCYE的低表达可能导致本红金石番茄红素的积累。然而，某些基因的功能，如在红胡萝卜中低表达的 DcPSY1，需要进一步研究。我们的研究结果提供了对具有不同主根颜色的三个胡萝卜品种中类胡萝卜素积累机制的潜在见解。DcZDS1、DcCRT1、DcCRT2和DcLCYE的低表达可能导致本红金石番茄红素的积累。然而，某些基因的功能，如在红胡萝卜中低表达的 DcPSY1，需要进一步研究。我们的研究结果提供了对具有不同主根颜色的三个胡萝卜品种中类胡萝卜素积累机制的潜在见解。