Katika majira ya joto, mimea hukabiliwa na shinikizo nyingi kama vile halijoto ya juu, mwanga mkali, ukame (msongo wa maji), na msongo wa oksidi. Betaine, kama kidhibiti muhimu cha osmotiki na kiyeyusho kinacholingana na kinga, ina jukumu muhimu katika upinzani wa mimea kwa msongo huu wa majira ya joto. Kazi zake kuu ni pamoja na:
1. Udhibiti wa upenyezaji:
Dumisha shinikizo la turgor ya seli:
Halijoto ya juu na ukame husababisha mimea kupoteza maji, na kusababisha ongezeko la uwezo wa saitoplazimu wa osmotiki (kuwa mzito zaidi), ambayo husababisha upungufu wa maji mwilini na kunyauka kwa seli kutoka kwa vakuli zinazozunguka au kuta za seli zenye uwezo mkubwa wa kunyonya maji. Betaine hujikusanya kwa kiasi kikubwa kwenye saitoplazimu, na hivyo kupunguza kwa ufanisi uwezo wa osmotiki wa saitoplazimu, na kusaidia seli kudumisha shinikizo kubwa la turgor, na hivyo kupinga upungufu wa maji mwilini na kudumisha uadilifu wa muundo na utendaji kazi wa seli.
Shinikizo la osmotiki la vacuolar lenye usawa:
Kiasi kikubwa cha ioni zisizo za kikaboni (kama vile K⁺, Cl⁻, n.k.) hujilimbikiza kwenye vakuli ili kudumisha shinikizo la osmotiki. Betaine ipo hasa kwenye saitoplazimu, na mkusanyiko wake husaidia kusawazisha tofauti ya shinikizo la osmotiki kati ya saitoplazimu na vakuli, kuzuia uharibifu wa saitoplazimu kutokana na upungufu wa maji mwilini kupita kiasi.
2. Kulinda biomolekuli:
Muundo thabiti wa protini:
Halijoto ya juu inaweza kusababisha kuharibika kwa protini na kuzima kwa urahisi. Molekuli za Betaine hubeba chaji chanya na hasi (zwitterionic) na zinaweza kutuliza umbo asilia la protini kupitia kuunganishwa kwa hidrojeni na unywaji maji, kuzuia kuharibika, mkusanyiko, au kuharibika kwa halijoto ya juu. Hii ni muhimu kwa kudumisha shughuli za kimeng'enya, protini muhimu katika usanisinuru, na kazi za protini zingine za kimetaboliki.
Mfumo wa filamu ya kinga:
Spishi za oksijeni zenye joto la juu na tendaji zinaweza kuharibu muundo wa tabaka mbili za lipidi za utando wa seli (kama vile utando wa thylakoid na utando wa plasma), na kusababisha utelezi usio wa kawaida wa utando, uvujaji, na hata kuvunjika. Betaine inaweza kuimarisha muundo wa utando, kudumisha utelezi wake wa kawaida na upenyezaji teule, na kulinda uadilifu wa viungo na ogani za usanisinuru.
3. Kinga dhidi ya vioksidishaji:
Dumisha usawa wa osmotiki na punguza uharibifu wa pili unaosababishwa na msongo wa mawazo.
Kuimarisha muundo na shughuli za vimeng'enya vya antioxidant (kama vile superoxide dismutase, catalase, ascorbate peroxidase, n.k.), kuongeza ufanisi wa mfumo wa ulinzi wa antioxidant wa mmea, na kusaidia kwa njia isiyo ya moja kwa moja kuondoa spishi za oksijeni tendaji.
Kuondolewa kwa moja kwa moja kwa spishi tendaji za oksijeni:
Mwanga mkali wa jua na halijoto ya juu wakati wa kiangazi vinaweza kusababisha uzalishaji wa kiasi kikubwa cha spishi tendaji za oksijeni katika mimea, na kusababisha uharibifu wa oksidi. Ingawa betaine yenyewe si antioxidant yenye nguvu, inaweza kupatikana kupitia:
4. Kulinda usanisinuru:
Halijoto ya juu na mkazo mkali wa mwanga husababisha uharibifu mkubwa kwa utaratibu wa msingi wa usanisinuru, mfumo wa picha II. Betaine inaweza kulinda utando wa thylakoidi, kudumisha uthabiti wa mfumo wa picha II, kuhakikisha uendeshaji mzuri wa mnyororo wa usafirishaji wa elektroni, na kupunguza kizuizi cha usanisinuru.
5. Kama mtoaji wa methili:
Betaine ni mojawapo wa wafadhili muhimu wa methilini katika viumbe hai, inayohusika katika mzunguko wa methionine. Chini ya hali ya mfadhaiko, inaweza kushiriki katika usanisi au udhibiti wa kimetaboliki wa baadhi ya vitu vinavyoitikia mfadhaiko kwa kutoa vikundi vya methilini.
Kwa muhtasari, wakati wa kiangazi chenye joto kali, kazi kuu ya betaine kwenye mimea ni:
Uhifadhi wa maji na upinzani wa ukame:kupambana na upungufu wa maji mwilini kupitia udhibiti wa osmotiki.
Ulinzi dhidi ya joto:hulinda protini, vimeng'enya, na utando wa seli kutokana na uharibifu wa joto la juu.
Upinzani dhidi ya oksidi:huongeza uwezo wa antioxidant na hupunguza uharibifu wa fotooksidi.
Dumisha usanisinuru:kulinda viungo vya usanisinuru na kudumisha usambazaji wa nishati ya msingi.
Kwa hivyo, mimea inapogundua ishara za msongo wa mawazo kama vile halijoto ya juu na ukame, huamsha njia ya usanisi wa betaine (hasa kupitia oksidi ya hatua mbili ya koline katika kloroplasti), hujilimbikiza betaine kikamilifu ili kuongeza upinzani wao wa msongo wa mawazo na kuboresha uwezo wao wa kuishi katika mazingira magumu ya kiangazi. Baadhi ya mazao yanayostahimili ukame na chumvi (kama vile beets zenyewe, mchicha, ngano, shayiri, n.k.) yana uwezo mkubwa wa kujilimbikiza betaine.
Katika uzalishaji wa kilimo, kunyunyizia betaine nje pia hutumika kama kichocheo cha mimea ili kuongeza upinzani wa mazao (kama vile mahindi, nyanya, pilipili hoho, n.k.) kwa joto kali la kiangazi na mkazo wa ukame.
Muda wa chapisho: Agosti-01-2025

