Chromoplasten sind wenig erforscht und stehen selten im Mittelpunkt der wissenschaftlichen Forschung. In der Forschung zur Tomatenpflanze (Solanum lycopersicum) spielen sie oft eine Rolle. Bei der Kulturtomate ist Lycopin für die rote Farbe einer reifen Frucht verantwortlich, während die gelbe Farbe der Blüten auf die Xanthophylle Violaxanthin und Neoxanthin zurückzuführen ist.
Die Biosynthese von Carotinoiden findet sowohl in Chromoplasten als auch in Chloroplasten statt. In den Chromoplasten der Tomatenblüten wird die Carotinoidsynthese durch die Gene Psyl, Pds, Lcy-b und Cyc-b reguliert. Diese und andere Gene sind für die Bildung von Carotinoiden in Organen und Strukturen verantwortlich. Das Lcy-e-Gen wird beispielsweise in Blättern stark exprimiert, was zur Bildung des Carotinoids Lutein führt.
Weiße Blüten werden durch ein rezessives Allel in Tomatenpflanzen verursacht. Sie sind in Kulturpflanzen weniger erwünscht, weil sie eine geringere Bestäubungsrate haben. In einer Studie wurde festgestellt, dass in weißen Blüten noch Chromoplasten vorhanden sind. Das Fehlen des gelben Pigments in ihren Blütenblättern und Staubbeuteln ist auf eine Mutation im CrtR-b2-Gen zurückzuführen, die den Carotinoid-Biosyntheseweg unterbricht.
Der gesamte Prozess der Chromoplastenbildung ist auf molekularer Ebene noch nicht vollständig verstanden. Die Elektronenmikroskopie hat jedoch einen Teil der Umwandlung vom Chloroplasten zum Chromoplasten aufgezeigt. Die Umwandlung beginnt mit dem Umbau des inneren Membransystems mit der Lyse der intergranalen Thylakoide und der Grana. Neue Membransysteme bilden sich in organisierten Membrankomplexen, die als Thylakoidplexus bezeichnet werden. In den neuen Membranen bilden sich die Karotinoidkristalle. Diese neu synthetisierten Membranen stammen nicht aus den Thylakoiden, sondern aus Vesikeln, die aus der inneren Membran des Plastiden entstehen. Die offensichtlichste biochemische Veränderung ist die Herunterregulierung der photosynthetischen Genexpression, die zum Verlust von Chlorophyll führt und die photosynthetische Aktivität stoppt.
Bei Orangen führt die Synthese von Carotinoiden und das Verschwinden von Chlorophyll dazu, dass sich die Farbe der Frucht von grün zu gelb ändert. Die orange Farbe wird oft künstlich hinzugefügt – hellgelb-orange ist die natürliche Farbe, die von den eigentlichen Chromoplasten erzeugt wird.
Valencia-Orangen Citris sinensis L sind eine kultivierte Orange, die in großem Umfang im Staat Florida angebaut wird. Im Winter erreichen Valencia-Orangen ihre optimale orangefarbene Schalenfarbe, während sie im Frühjahr und Sommer zu einer grünen Farbe zurückkehren. Ursprünglich ging man davon aus, dass die Chromoplasten das letzte Stadium der Plastidenentwicklung sind. 1966 wurde jedoch bewiesen, dass sich Chromoplasten in Chloroplasten umwandeln können, was dazu führt, dass die Orangen wieder grün werden.