ในฤดูร้อน พืชต้องเผชิญกับแรงกดดันหลายประการ เช่น อุณหภูมิสูง แสงแดดจัด ความแห้งแล้ง (ภาวะเครียดจากน้ำ) และภาวะเครียดจากออกซิเดชัน บีเทนในฐานะตัวควบคุมออสโมซิสที่สำคัญและสารละลายที่เข้ากันได้ในการป้องกัน มีบทบาทสำคัญในการต้านทานความเครียดในฤดูร้อนของพืช หน้าที่หลักของบีเทนประกอบด้วย:

1. การควบคุมการซึมผ่าน:
รักษาความดันของเนื้อเยื่อเซลล์:

อุณหภูมิที่สูงและภัยแล้งทำให้พืชสูญเสียน้ำ ส่งผลให้ศักย์ออสโมซิสในไซโทพลาสซึมเพิ่มขึ้น (ความหนาแน่นเพิ่มขึ้น) ซึ่งทำให้เซลล์ขาดน้ำและเหี่ยวเฉาได้ง่ายจากแวคิวโอลหรือผนังเซลล์โดยรอบที่มีความสามารถในการดูดซับน้ำสูงกว่า บีเทนสะสมในปริมาณมากในไซโทพลาสซึม ช่วยลดศักย์ออสโมซิสของไซโทพลาสซึมได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยให้เซลล์รักษาความดันเทอร์กอร์สูง จึงต้านทานการขาดน้ำและรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างและการทำงานของเซลล์

ความดันออสโมติกในช่องว่างสมดุล:

ไอออนอนินทรีย์จำนวนมาก (เช่น K⁺, Cl⁻ เป็นต้น) จะสะสมอยู่ในแวคิวโอลเพื่อรักษาความดันออสโมซิส บีเทนมีอยู่ส่วนใหญ่ในไซโทพลาสซึม และการสะสมของบีเทนช่วยปรับสมดุลความแตกต่างของความดันออสโมซิสระหว่างไซโทพลาสซึมและแวคิวโอล ป้องกันไม่ให้ไซโทพลาสซึมเสียหายเนื่องจากภาวะขาดน้ำมากเกินไป

2. การปกป้องไบโอโมเลกุล:
โครงสร้างโปรตีนที่เสถียร:

อุณหภูมิที่สูงอาจทำให้โปรตีนเสื่อมสภาพและหยุดการทำงานได้ง่าย โมเลกุลของบีเทนมีประจุบวกและลบ (zwitterionic) และสามารถทำให้โครงสร้างตามธรรมชาติของโปรตีนคงตัวผ่านพันธะไฮโดรเจนและไฮเดรชัน ซึ่งป้องกันการพับตัวผิดปกติ การรวมตัว หรือเสื่อมสภาพที่อุณหภูมิสูง สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษากิจกรรมของเอนไซม์ โปรตีนสำคัญในการสังเคราะห์แสง และการทำงานของโปรตีนเมตาบอลิซึมอื่นๆ

ระบบฟิล์มป้องกัน:

อุณหภูมิสูงและสารอนุมูลอิสระที่ไวต่อปฏิกิริยาสามารถทำลายโครงสร้างชั้นไขมันสองชั้นของเยื่อหุ้มเซลล์ (เช่น เยื่อหุ้มไทลาคอยด์และเยื่อหุ้มพลาสมา) ทำให้เกิดการไหลผิดปกติของเยื่อหุ้มเซลล์ การรั่วไหล หรือแม้แต่การแตกสลาย บีเทนสามารถทำให้โครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์คงตัว รักษาสภาพการไหลปกติและความสามารถในการซึมผ่านแบบเลือกได้ และปกป้องความสมบูรณ์ของอวัยวะและออร์แกเนลล์ที่สังเคราะห์แสง

3. การปกป้องสารต้านอนุมูลอิสระ:
รักษาสมดุลออสโมซิสและลดความเสียหายรองที่เกิดจากความเครียด

ทำให้โครงสร้างและการทำงานของเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระ (เช่น ซูเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเทส คาตาเลส แอสคอร์เบตเปอร์ออกซิเดส ฯลฯ) มีเสถียรภาพ เพิ่มประสิทธิภาพของระบบป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระของพืช และช่วยกำจัดอนุมูลอิสระออกซิเจนโดยอ้อม
การกำจัดอนุมูลออกซิเจนแบบอ้อม:

แสงแดดจัดและอุณหภูมิสูงในฤดูร้อนสามารถกระตุ้นให้พืชผลิตออกซิเจนที่มีปฏิกิริยาได้ในปริมาณมาก ซึ่งก่อให้เกิดความเสียหายจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน แม้ว่าเบทาอีนเองจะไม่ใช่สารต้านอนุมูลอิสระที่มีฤทธิ์แรง แต่ก็สามารถทำได้โดย:

4. การปกป้องการสังเคราะห์แสง:
อุณหภูมิสูงและความเครียดจากแสงที่รุนแรงก่อให้เกิดความเสียหายอย่างรุนแรงต่อกลไกหลักของการสังเคราะห์แสง ระบบแสง II บีเทนสามารถปกป้องเยื่อไทลาคอยด์ รักษาเสถียรภาพของคอมเพล็กซ์ระบบแสง II ช่วยให้ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนทำงานได้อย่างราบรื่น และบรรเทาการยับยั้งการสังเคราะห์แสง

5. เป็นสารให้เมทิล:

บีเทนเป็นหนึ่งในสารให้เมทิลที่สำคัญในสิ่งมีชีวิต เกี่ยวข้องกับวัฏจักรเมไทโอนีน ภายใต้สภาวะเครียด บีเทนอาจมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์หรือควบคุมการเผาผลาญของสารบางชนิดที่ตอบสนองต่อความเครียด โดยการให้หมู่เมทิล

โดยสรุป ในช่วงฤดูร้อนที่ร้อนระอุ หน้าที่หลักของเบทาอีนต่อพืชคือ:

การกักเก็บน้ำและความต้านทานต่อความแห้งแล้ง:ต่อสู้กับภาวะขาดน้ำโดยการควบคุมออสโมซิส
การป้องกันความต้านทานความร้อน:ปกป้องโปรตีน เอนไซม์ และเยื่อหุ้มเซลล์จากความเสียหายจากอุณหภูมิสูง

ความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชัน:ช่วยเพิ่มความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระและลดความเสียหายจากปฏิกิริยาออกซิเดชันจากแสง
รักษาการสังเคราะห์แสง:ปกป้องอวัยวะสังเคราะห์แสงและรักษาแหล่งพลังงานพื้นฐาน

ดังนั้น เมื่อพืชรับรู้สัญญาณความเครียด เช่น อุณหภูมิสูงและภัยแล้ง พืชจะกระตุ้นกระบวนการสังเคราะห์บีเทน (ส่วนใหญ่ผ่านกระบวนการออกซิเดชันสองขั้นตอนของโคลีนในคลอโรพลาสต์) สะสมบีเทนอย่างต่อเนื่องเพื่อเพิ่มความต้านทานต่อความเครียด และเพิ่มความสามารถในการอยู่รอดในสภาพแวดล้อมฤดูร้อนที่รุนแรง พืชที่ทนแล้งและทนเค็มบางชนิด (เช่น หัวบีตน้ำตาล ผักโขม ข้าวสาลี ข้าวบาร์เลย์ ฯลฯ) มีความสามารถในการสะสมบีเทนสูง

ในการผลิตทางการเกษตร การพ่นเบทาอีนจากภายนอกยังใช้เป็นสารกระตุ้นทางชีวภาพเพื่อเพิ่มความต้านทานของพืชผล (เช่น ข้าวโพด มะเขือเทศ พริก ฯลฯ) ต่ออุณหภูมิสูงในฤดูร้อนและความเครียดจากภัยแล้ง