No verán, as plantas enfróntanse a múltiples presións como altas temperaturas, luz intensa, seca (estrés hídrico) e estrés oxidativo. A betaína, como importante regulador osmótico e soluto compatible coa protección, desempeña un papel crucial na resistencia das plantas a estes estreses estivais. As súas principais funcións inclúen:

1. Regulación da permeación:
Manter a presión de turxencia celular:

As altas temperaturas e a seca provocan a perda de auga nas plantas, o que leva a un aumento do potencial osmótico citoplasmático (que se fai máis denso), o que provoca facilmente a deshidratación e o murchamento das células dos vacúolos circundantes ou das paredes celulares con maior capacidade de absorción de auga. A betaína acumúlase en grandes cantidades no citoplasma, o que reduce eficazmente o potencial osmótico do citoplasma, axudando ás células a manter unha alta presión de turxencia, resistindo así a deshidratación e mantendo a integridade da estrutura e a función celular.

Presión osmótica vacuolar equilibrada:

Unha gran cantidade de ións inorgánicos (como K⁺, Cl⁻, etc.) acumúlanse no vacúolo para manter a presión osmótica. A betaína existe principalmente no citoplasma e a súa acumulación axuda a equilibrar a diferenza de presión osmótica entre o citoplasma e os vacúolos, evitando danos no citoplasma debido a unha deshidratación excesiva.

2. Protección das biomoléculas:
Estrutura estable da proteína:

As altas temperaturas poden causar facilmente a desnaturalización e a inactivación das proteínas. As moléculas de betaína levan cargas positivas e negativas (zwitteriónicas) e poden estabilizar a conformación natural das proteínas mediante pontes de hidróxeno e hidratación, evitando o pregamento incorrecto, a agregación ou a desnaturalización a altas temperaturas. Isto é crucial para manter a actividade encimática, as proteínas clave na fotosíntese e as funcións doutras proteínas metabólicas.

Sistema de película protectora:

As altas temperaturas e as especies reactivas de osíxeno poden danar a estrutura da bicapa lipídica das membranas celulares (como as membranas tilacoidais e as membranas plasmáticas), o que provoca unha fluidez anormal da membrana, fugas e mesmo a desintegración. A betaína pode estabilizar a estrutura da membrana, manter a súa fluidez normal e a súa permeabilidade selectiva, e protexer a integridade dos órganos e orgánulos fotosintéticos.

3. Protección antioxidante:
Manter o equilibrio osmótico e reducir os danos secundarios causados ​​polo estrés.

Estabilizan a estrutura e a actividade dos encimas antioxidantes (como a superóxido dismutase, a catalase, a ascorbato peroxidase, etc.), melloran a eficiencia do sistema de defensa antioxidante da propia planta e axudan indirectamente a eliminar as especies reactivas de osíxeno.
Eliminación indirecta de especies reactivas de osíxeno:

A luz solar intensa e as altas temperaturas no verán poden inducir a produción de grandes cantidades de especies reactivas de osíxeno nas plantas, causando danos oxidativos. Aínda que a betaína en si non é un antioxidante forte, pódese conseguir mediante:

4. Protexendo a fotosíntese:
As altas temperaturas e a forte tensión lumínica causan danos significativos ao mecanismo central da fotosíntese, o fotosistema II. A betaína pode protexer a membrana tilacoide, manter a estabilidade do complexo do fotosistema II, garantir o bo funcionamento da cadea de transporte de electróns e aliviar a fotoinhibición da fotosíntese.

5. Como doante de metilo:

A betaína é un dos importantes doadores de metilo nos organismos vivos, implicado no ciclo da metionina. En condicións de estrés, pode participar na síntese ou regulación metabólica dalgunhas substancias sensibles ao estrés ao proporcionar grupos metilo.

En resumo, durante o verán abrasador, a función principal da betaína nas plantas é:

Retención de auga e resistencia á seca:Combate a deshidratación mediante a regulación osmótica.
Protección contra a resistencia á calor:protexe as proteínas, as encimas e as membranas celulares dos danos causados ​​polas altas temperaturas.

Resistencia á oxidación:aumenta a capacidade antioxidante e reduce o dano fotooxidativo.
Manter a fotosíntese:protexer os órganos fotosintéticos e manter o subministro básico de enerxía.

Polo tanto, cando as plantas perciben sinais de estrés como as altas temperaturas e a seca, activan a vía de síntese da betaína (principalmente mediante a oxidación en dous pasos da colina nos cloroplastos), acumulan activamente betaína para mellorar a súa resistencia ao estrés e a súa capacidade de supervivencia en ambientes estivais hostiles. Algúns cultivos tolerantes á seca e ao sal (como a propia remolacha azucreira, as espinacas, o trigo, a cebada, etc.) teñen unha forte capacidade para acumular betaína.

Na produción agrícola, a pulverización exóxena de betaína tamén se emprega como bioestimulante para mellorar a resistencia dos cultivos (como o millo, o tomate, o pemento, etc.) ás altas temperaturas e á seca do verán.