Yaz aylarında bitkiler yüksek sıcaklık, yoğun ışık, kuraklık (su stresi) ve oksidatif stres gibi birçok baskıyla karşı karşıya kalır. Önemli bir ozmotik düzenleyici ve koruyucu uyumlu çözünen madde olan betain, bitkilerin bu yaz streslerine karşı direncinde önemli bir rol oynar. Başlıca işlevleri şunlardır:

1. Geçirgenlik düzenlemesi:
Hücre turgor basıncını koruyun:

Yüksek sıcaklık ve kuraklık, bitkilerin su kaybetmesine neden olarak sitoplazmik ozmotik potansiyelin artmasına (yoğunlaşmasına) yol açar ve bu da çevredeki daha güçlü su emme kapasitesine sahip vakuollerden veya hücre duvarlarından hücrelerin kolayca kurumasına ve solmasına neden olur. Betain, sitoplazmada büyük miktarlarda birikerek sitoplazmanın ozmotik potansiyelini etkili bir şekilde azaltır, hücrelerin yüksek turgor basıncını korumasına yardımcı olur, böylece susuzluğa karşı direnç gösterir ve hücre yapısı ve işlevinin bütünlüğünü korur.

Dengeli vakuolar ozmotik basınç:

Vakuolde, ozmotik basıncı korumak için büyük miktarda inorganik iyon (K⁺, Cl⁻ vb.) birikir. Betain esas olarak sitoplazmada bulunur ve birikimi, sitoplazma ile vakuoller arasındaki ozmotik basınç farkının dengelenmesine yardımcı olarak, aşırı dehidrasyona bağlı olarak sitoplazmanın hasar görmesini önler.

2. Biyomoleküllerin korunması:
Kararlı protein yapısı:

Yüksek sıcaklıklar protein denatürasyonuna ve inaktivasyonuna kolayca neden olabilir. Betain molekülleri pozitif ve negatif yükler (zwitteriyonik) taşır ve hidrojen bağı ve hidrasyon yoluyla proteinlerin doğal konformasyonunu stabilize ederek yüksek sıcaklıklarda yanlış katlanmayı, agregasyonu veya denatürasyonu önleyebilir. Bu, enzim aktivitesinin, fotosentezdeki temel proteinlerin ve diğer metabolik proteinlerin işlevlerinin sürdürülmesi için çok önemlidir.

Koruyucu film sistemi:

Yüksek sıcaklık ve reaktif oksijen türleri, hücre zarlarının (tilakoid zarlar ve plazma zarları gibi) lipit çift katmanlı yapısına zarar vererek anormal zar akışkanlığına, sızıntıya ve hatta parçalanmaya yol açabilir. Betain, zar yapısını stabilize edebilir, normal akışkanlığını ve seçici geçirgenliğini koruyabilir ve fotosentetik organ ve organellerin bütünlüğünü koruyabilir.

3. Antioksidan koruma:
Ozmotik dengeyi koruyun ve stresin neden olduğu ikincil hasarı azaltın.

Antioksidan enzimlerin (süperoksit dismutaz, katalaz, askorbat peroksidaz vb.) yapısını ve aktivitesini stabilize eder, bitkinin kendi antioksidan savunma sisteminin etkinliğini artırır ve dolaylı olarak reaktif oksijen türlerinin temizlenmesine yardımcı olur.
Reaktif oksijen türlerinin dolaylı olarak giderilmesi:

Yazın güçlü güneş ışığı ve yüksek sıcaklıklar, bitkilerde büyük miktarda reaktif oksijen türü üretimine neden olarak oksidatif hasara yol açabilir. Betain kendi başına güçlü bir antioksidan olmasa da, şu yollarla elde edilebilir:

4. Fotosentezi korumak:
Yüksek sıcaklık ve güçlü ışık stresi, fotosentezin temel mekanizması olan fotosistem II'ye önemli zararlar verir. Betain, tilakoid membranı koruyabilir, fotosistem II kompleksinin stabilitesini koruyabilir, elektron taşıma zincirinin düzgün çalışmasını sağlayabilir ve fotosentezin fotoinhibisyonunu hafifletebilir.

5. Metil donörü olarak:

Betain, canlı organizmalarda metiyonin döngüsünde yer alan önemli metil donörlerinden biridir. Stres koşullarında, metil grupları sağlayarak bazı strese duyarlı maddelerin sentezinde veya metabolik düzenlenmesinde rol oynayabilir.

Özetle, kavurucu yaz aylarında betainin bitkiler üzerindeki temel işlevi şudur:

Su tutma ve kuraklığa dayanıklılık:Ozmotik düzenleme yoluyla dehidratasyonla mücadele.
Isıya dayanıklılık koruması:Proteinleri, enzimleri ve hücre zarlarını yüksek sıcaklık hasarından korur.

Oksidasyona karşı direnç:antioksidan kapasiteyi artırır ve fotooksidatif hasarı azaltır.
Fotosentezi sürdürün:fotosentez organlarını korur ve temel enerji kaynağını sürdürür.

Bu nedenle, bitkiler yüksek sıcaklık ve kuraklık gibi stres sinyallerini algıladıklarında, betain sentez yolunu (esas olarak kloroplastlarda kolinin iki aşamalı oksidasyonu yoluyla) aktive ederler ve stres dirençlerini artırmak ve zorlu yaz koşullarında hayatta kalma yeteneklerini geliştirmek için aktif olarak betain biriktirirler. Bazı kuraklığa ve tuza dayanıklı bitkiler (şeker pancarı, ıspanak, buğday, arpa vb. gibi) betain biriktirme konusunda güçlü bir yeteneğe sahiptir.

Tarımsal üretimde betainin dışsal ilaçlaması, bitkilerin (mısır, domates, biber vb.) yaz aylarındaki yüksek sıcaklıklara ve kuraklık stresine karşı dayanıklılığını artırmak amacıyla biyostimülan olarak da kullanılmaktadır.