در تابستان، گیاهان با فشارهای متعددی مانند دمای بالا، نور شدید، خشکی (تنش آبی) و تنش اکسیداتیو مواجه می‌شوند. بتائین، به عنوان یک تنظیم‌کننده اسمزی مهم و املاح سازگار محافظ، نقش مهمی در مقاومت گیاهان در برابر این تنش‌های تابستانی ایفا می‌کند. عملکردهای اصلی آن عبارتند از:
۱. تنظیم نفوذپذیری:
حفظ فشار تورگور سلولی:
دمای بالا و خشکسالی باعث از دست دادن آب توسط گیاهان می‌شود که منجر به افزایش پتانسیل اسمزی سیتوپلاسمی (متراکم‌تر شدن) می‌شود، که به راحتی باعث کم آبی و پژمردگی سلول‌ها از واکوئل‌های اطراف یا دیواره‌های سلولی با ظرفیت جذب آب قوی‌تر می‌شود. بتائین به مقدار زیادی در سیتوپلاسم تجمع می‌یابد و به طور مؤثر پتانسیل اسمزی سیتوپلاسم را کاهش می‌دهد و به سلول‌ها کمک می‌کند تا فشار تورژسانس بالایی را حفظ کنند و در نتیجه در برابر کم آبی مقاومت کرده و یکپارچگی ساختار و عملکرد سلول را حفظ کنند.
فشار اسمزی متعادل واکوئلی:
مقدار زیادی یون معدنی (مانند K⁺، Cl⁻ و غیره) برای حفظ فشار اسمزی در واکوئل تجمع می‌یابند. بتائین عمدتاً در سیتوپلاسم وجود دارد و تجمع آن به تعادل اختلاف فشار اسمزی بین سیتوپلاسم و واکوئل‌ها کمک می‌کند و از آسیب به سیتوپلاسم به دلیل کم‌آبی بیش از حد جلوگیری می‌کند.
۲. محافظت از مولکول‌های زیستی:
ساختار پروتئین پایدار:
دمای بالا به راحتی می‌تواند باعث دناتوراسیون و غیرفعال شدن پروتئین شود. مولکول‌های بتائین بارهای مثبت و منفی (زویتریونیک) دارند و می‌توانند از طریق پیوند هیدروژنی و هیدراتاسیون، ترکیب طبیعی پروتئین‌ها را تثبیت کنند و از تاخوردگی نادرست، تجمع یا دناتوراسیون در دماهای بالا جلوگیری کنند. این امر برای حفظ فعالیت آنزیم‌ها، پروتئین‌های کلیدی در فتوسنتز و عملکرد سایر پروتئین‌های متابولیکی بسیار مهم است.
سیستم فیلم محافظ:
دمای بالا و گونه‌های فعال اکسیژن می‌توانند به ساختار دولایه لیپیدی غشاهای سلولی (مانند غشاهای تیلاکوئید و غشاهای پلاسما) آسیب برسانند و منجر به سیالیت غیرطبیعی غشا، نشت و حتی فروپاشی آن شوند. بتائین می‌تواند ساختار غشا را تثبیت کند، سیالیت طبیعی و نفوذپذیری انتخابی آن را حفظ کند و از یکپارچگی اندام‌ها و اندامک‌های فتوسنتزی محافظت کند.
۳. محافظت آنتی‌اکسیدانی:
حفظ تعادل اسمزی و کاهش آسیب‌های ثانویه ناشی از استرس.
تثبیت ساختار و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان (مانند سوپراکسید دیسموتاز، کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز و غیره)، افزایش کارایی سیستم دفاعی آنتی‌اکسیدانی خود گیاه و کمک غیرمستقیم به پاکسازی گونه‌های فعال اکسیژن.
حذف غیرمستقیم گونه‌های فعال اکسیژن:
نور شدید خورشید و دمای بالا در تابستان می‌تواند باعث تولید مقادیر زیادی از گونه‌های فعال اکسیژن در گیاهان شود که باعث آسیب اکسیداتیو می‌شود. اگرچه بتائین خود یک آنتی‌اکسیدان قوی نیست، اما می‌توان از طریق موارد زیر به آن دست یافت:
۴. محافظت از فتوسنتز:
دمای بالا و تنش نوری شدید باعث آسیب قابل توجهی به مکانیسم اصلی فتوسنتز، فتوسیستم II، می‌شود. بتائین می‌تواند از غشای تیلاکوئید محافظت کند، پایداری کمپلکس فتوسیستم II را حفظ کند، عملکرد روان زنجیره انتقال الکترون را تضمین کند و مهار نوری فتوسنتز را کاهش دهد.
۵. به عنوان دهنده متیل:
بتائین یکی از دهنده‌های مهم متیل در موجودات زنده است که در چرخه متیونین نقش دارد. در شرایط تنش، بتائین ممکن است با فراهم کردن گروه‌های متیل در سنتز یا تنظیم متابولیک برخی از مواد پاسخ‌دهنده به تنش شرکت کند.
به طور خلاصه، در طول تابستان سوزان، عملکرد اصلی بتائین بر روی گیاهان عبارت است از:
حفظ آب و مقاومت در برابر خشکسالی:مبارزه با کم آبی از طریق تنظیم اسمزی.
محافظت در برابر حرارت:پروتئین‌ها، آنزیم‌ها و غشاهای سلولی را از آسیب دمای بالا محافظت می‌کند.
مقاومت در برابر اکسیداسیون:ظرفیت آنتی‌اکسیدانی را افزایش داده و آسیب فتواکسیداتیو را کاهش می‌دهد.
حفظ فتوسنتز:از اندام‌های فتوسنتزی محافظت کرده و منبع انرژی پایه را حفظ می‌کنند.
بنابراین، هنگامی که گیاهان سیگنال‌های تنش مانند دمای بالا و خشکسالی را دریافت می‌کنند، مسیر سنتز بتائین را فعال می‌کنند (عمدتاً از طریق اکسیداسیون دو مرحله‌ای کولین در کلروپلاست‌ها)، به طور فعال بتائین را تجمع می‌دهند تا مقاومت خود را در برابر تنش افزایش دهند و توانایی بقای خود را در محیط‌های سخت تابستانی بهبود بخشند. برخی از محصولات مقاوم به خشکی و شوری (مانند خود چغندر قند، اسفناج، گندم، جو و غیره) توانایی قوی در تجمع بتائین دارند.
در تولیدات کشاورزی، از اسپری بتائین به صورت برون‌زا نیز به عنوان یک محرک زیستی برای افزایش مقاومت محصولات کشاورزی (مانند ذرت، گوجه‌فرنگی، فلفل چیلی و غیره) در برابر دمای بالای تابستان و تنش خشکی استفاده می‌شود.
زمان ارسال: ۱ آگوست ۲۰۲۵
