Во лето, растенијата се соочуваат со повеќекратни притисоци како што се висока температура, силна светлина, суша (воден стрес) и оксидативен стрес. Бетаинот, како важен осмотски регулатор и заштитно компатибилен растворен елемент, игра клучна улога во отпорноста на растенијата на овие летни стресови. Неговите главни функции вклучуваат:

1. Регулација на пермеација:
Одржување на притисокот на тургорот на клетките:

Високата температура и сушата предизвикуваат растенијата да губат вода, што доведува до зголемување на цитоплазматскиот осмотски потенцијал (стануваат погусти), што лесно предизвикува дехидратација и венење на клетките од околните вакуоли или клеточни ѕидови со посилен капацитет за апсорпција на вода. Бетаинот се акумулира во големи количини во цитоплазмата, ефикасно намалувајќи го осмотскиот потенцијал на цитоплазмата, помагајќи им на клетките да одржат висок тургорски притисок, со што се спротивставуваат на дехидратацијата и одржувајќи го интегритетот на клеточната структура и функција.

Избалансиран вакуоларен осмотски притисок:

Голема количина на неоргански јони (како што се K⁺, Cl⁻, итн.) се акумулира во вакуолата за да се одржи осмотскиот притисок. Бетаинот главно постои во цитоплазмата, а неговата акумулација помага во балансирањето на разликата во осмотскиот притисок помеѓу цитоплазмата и вакуолите, спречувајќи оштетување на цитоплазмата поради прекумерна дехидратација.

2. Заштита на биомолекули:
Стабилна протеинска структура:

Високите температури лесно можат да предизвикаат денатурација и инактивација на протеините. Молекулите на бетаинот носат позитивни и негативни полнежи (цвитерионски) и можат да ја стабилизираат природната конформација на протеините преку водородни врски и хидратација, спречувајќи погрешно превиткување, агрегација или денатурација на високи температури. Ова е клучно за одржување на ензимската активност, клучните протеини во фотосинтезата и функциите на другите метаболички протеини.

Систем на заштитна фолија:

Високата температура и реактивните кислородни видови можат да ја оштетат структурата на липидниот двослој на клеточните мембрани (како што се тилакоидните мембрани и плазма мембраните), што доведува до абнормална флуидност на мембраната, протекување, па дури и распаѓање. Бетаинот може да ја стабилизира структурата на мембраната, да ја одржи нејзината нормална флуидност и селективна пропустливост и да го заштити интегритетот на фотосинтетските органи и органели.

3. Антиоксидантна заштита:
Одржувајте осмотска рамнотежа и намалете ја секундарната штета предизвикана од стрес.

Стабилизирање на структурата и активноста на антиоксидантните ензими (како што се супероксид дисмутаза, каталаза, аскорбат пероксидаза, итн.), зголемување на ефикасноста на сопствениот антиоксидативен одбранбен систем на растението и индиректно помагање во чистењето на реактивните кислородни видови.
Индиректно отстранување на реактивни кислородни видови:

Силната сончева светлина и високите температури во лето можат да предизвикаат производство на големи количини на реактивни кислородни видови во растенијата, предизвикувајќи оксидативно оштетување. Иако самиот бетаин не е силен антиоксиданс, тоа може да се постигне преку:

4. Заштита на фотосинтезата:
Високата температура и силниот светлосен стрес предизвикуваат значително оштетување на основниот механизам на фотосистемот, фотосистем II. Бетаинот може да ја заштити тилакоидната мембрана, да ја одржи стабилноста на комплексот на фотосистем II, да обезбеди непречено функционирање на синџирот на транспорт на електрони и да ја ублажи фотоинхибицијата на фотосинтезата.

5. Како донатор на метил:

Бетаинот е еден од важните донори на метил во живите организми, вклучен во циклусот на метионинот. Под стресни услови, може да учествува во синтезата или метаболичката регулација на некои супстанции кои реагираат на стрес преку обезбедување на метил групи.

Накратко, за време на жешкото лето, основната функција на бетаинот врз растенијата е:

Задржување на вода и отпорност на суша:борба против дехидратација преку осмотска регулација.
Заштита од отпорност на топлина:Ги штити протеините, ензимите и клеточните мембрани од оштетување од високи температури.

Отпорност на оксидација:го зголемува антиоксидативниот капацитет и го намалува фотооксидативното оштетување.
Одржувајте ја фотосинтезата:ги штитат фотосинтетските органи и го одржуваат основното снабдување со енергија.

Затоа, кога растенијата перцепираат сигнали за стрес како што се висока температура и суша, тие го активираат патот за синтеза на бетаин (главно преку двостепена оксидација на холин во хлоропластите), активно акумулираат бетаин за да ја зголемат својата отпорност на стрес и да ја подобрат својата способност за преживување во суровите летни средини. Некои култури отпорни на суша и сол (како што се самата шеќерна репка, спанаќот, пченицата, јачменот итн.) имаат силна способност да акумулираат бетаин.

Во земјоделското производство, егзогеното прскање на бетаин се користи и како биостимуланс за подобрување на отпорноста на културите (како пченка, домат, чили итн.) на високи летни температури и стрес од суша.