Лети се биљке суочавају са вишеструким притисцима као што су висока температура, јака светлост, суша (водни стрес) и оксидативни стрес. Бетаин, као важан осмотски регулатор и заштитно компатибилна растворена супстанца, игра кључну улогу у отпорности биљака на ове летње стресове. Његове главне функције укључују:

1. Регулација пермеације:
Одржавајте тургорски притисак ћелија:

Висока температура и суша узрокују губитак воде код биљака, што доводи до повећања цитоплазматског осмотског потенцијала (постајање гушћим), што лако изазива дехидрацију и увенуће ћелија из околних вакуола или ћелијских зидова са јачим капацитетом апсорпције воде. Бетаин се акумулира у великим количинама у цитоплазми, ефикасно смањујући осмотски потенцијал цитоплазме, помажући ћелијама да одрже висок тургорски притисак, чиме се одупиру дехидрацији и одржавају интегритет ћелијске структуре и функције.

Уравнотежени вакуоларни осмотски притисак:

Велика количина неорганских јона (као што су K⁺, Cl⁻, итд.) се акумулира у вакуоли како би се одржао осмотски притисак. Бетаин се углавном налази у цитоплазми, а његова акумулација помаже у уравнотежењу разлике осмотског притиска између цитоплазме и вакуола, спречавајући оштећење цитоплазме услед прекомерне дехидрације.

2. Заштита биомолекула:
Стабилна протеинска структура:

Високе температуре могу лако изазвати денатурацију и инактивацију протеина. Молекули бетаина носе позитивна и негативна наелектрисања (цвитерјонска) и могу стабилизовати природну конформацију протеина путем водоничних веза и хидратације, спречавајући погрешно савијање, агрегацију или денатурацију на високим температурама. Ово је кључно за одржавање активности ензима, кључних протеина у фотосинтези и функција других метаболичких протеина.

Систем заштитне фолије:

Висока температура и реактивне врсте кисеоника могу оштетити липидну двослојну структуру ћелијских мембрана (као што су тилакоидне мембране и плазма мембране), што доводи до абнормалне флуидности мембране, цурења, па чак и распада. Бетаин може стабилизовати структуру мембране, одржати њену нормалну флуидност и селективну пропустљивост и заштитити интегритет фотосинтетских органа и органела.

3. Антиоксидативна заштита:
Одржавајте осмотску равнотежу и смањите секундарна оштећења узрокована стресом.

Стабилизује структуру и активност антиоксидативних ензима (као што су супероксид дисмутаза, каталаза, аскорбат пероксидаза итд.), побољшава ефикасност биљног антиоксидативног одбрамбеног система и индиректно помаже у уклањању реактивних врста кисеоника.
Индиректно уклањање реактивних врста кисеоника:

Јака сунчева светлост и високе температуре током лета могу изазвати производњу великих количина реактивних врста кисеоника у биљкама, узрокујући оксидативна оштећења. Иако сам бетаин није јак антиоксиданс, то се може постићи путем:

4. Заштита фотосинтезе:
Висока температура и јак светлосни стрес узрокују значајна оштећења основног механизма фотосинтезе, фотосистема II. Бетаин може заштитити тилакоидну мембрану, одржати стабилност комплекса фотосистема II, осигурати несметан рад ланца транспорта електрона и ублажити фотоинхибицију фотосинтезе.

5. Као донор метил групе:

Бетаин је један од важних донора метил групе у живим организмима, укључен у циклус метионина. У стресним условима, може учествовати у синтези или метаболичкој регулацији неких супстанци које реагују на стрес обезбеђивањем метил група.

Укратко, током врелог лета, основна функција бетаина на биљкама је:

Задржавање воде и отпорност на сушу:борба против дехидрације путем осмотске регулације.
Заштита од отпорности на топлоту:штити протеине, ензиме и ћелијске мембране од оштећења услед високих температура.

Отпорност на оксидацију:повећава антиоксидативни капацитет и смањује фотооксидативна оштећења.
Одржавајте фотосинтезу:штите фотосинтетске органе и одржавају основну залиху енергије.

Стога, када биљке перципирају сигнале стреса као што су висока температура и суша, оне активирају пут синтезе бетаина (углавном кроз двостепену оксидацију холина у хлоропластима), активно акумулирају бетаин како би побољшале своју отпорност на стрес и побољшале своју способност преживљавања у суровим летњим условима. Неке усеве отпорне на сушу и со (као што су сама шећерна репа, спанаћ, пшеница, јечам итд.) имају јаку способност акумулације бетаина.

У пољопривредној производњи, егзогено прскање бетаином се такође користи као биостимуланс за побољшање отпорности усева (као што су кукуруз, парадајз, чили итд.) на високе летње температуре и стрес изазван сушом.