בקיץ, צמחים מתמודדים עם לחצים מרובים כגון טמפרטורה גבוהה, אור חזק, בצורת (לחץ מים) ועקה חמצונית. בטאין, כווסת אוסמוטי חשוב ומומס תואם מגן, ממלא תפקיד מכריע בעמידות הצמחים ללחצי קיץ אלה. תפקידיו העיקריים כוללים:

1. ויסות חדירה:
שמירה על לחץ טורגור תאים:

טמפרטורה גבוהה ובצורת גורמות לצמחים לאבד מים, מה שמוביל לעלייה בפוטנציאל האוסמוטי הציטופלזמי (הפיכה צפופה יותר), מה שגורם בקלות להתייבשות וקמילה של תאים מחללים או דפנות תאים שמסביב בעלי יכולת ספיגת מים חזקה יותר. בטאין מצטבר בכמויות גדולות בציטופלזמה, ומפחית ביעילות את הפוטנציאל האוסמוטי של הציטופלזמה, ועוזר לתאים לשמור על לחץ טורגור גבוה, ובכך להתנגד להתייבשות ולשמור על שלמות מבנה ותפקוד התא.

לחץ אוסמוטי ואקולרי מאוזן:

כמות גדולה של יונים אנאורגניים (כגון K⁺, Cl⁻ וכו') מצטברת בוואקולה כדי לשמור על לחץ אוסמוטי. בטאין קיים בעיקר בציטופלזמה, והצטברותו מסייעת לאזן את הפרש הלחץ האוסמוטי בין הציטופלזמה לוואקולות, ובכך מונעת נזק לציטופלזמה עקב התייבשות מוגזמת.

2. הגנה על ביומולקולות:
מבנה חלבון יציב:

טמפרטורות גבוהות עלולות בקלות לגרום לדנטורציה ואי-אקטיבציה של חלבונים. מולקולות בטאין נושאות מטענים חיוביים ושליליים (זוויטריוניים) ויכולות לייצב את הקונפורמציה הטבעית של חלבונים באמצעות קשרי מימן והידרציה, ובכך למנוע קיפול שגוי, צבירה או דנטורציה בטמפרטורות גבוהות. זה חיוני לשמירה על פעילות אנזימים, חלבונים מרכזיים בפוטוסינתזה ותפקודים של חלבונים מטבוליים אחרים.

מערכת סרט מגן:

טמפרטורה גבוהה ומיני חמצן פעילים עלולים לפגוע במבנה הדו-שכבתי של ליפידים בממברנות התא (כגון ממברנות תילקואידיות וקרומי פלזמה), מה שמוביל לנזילות חריגה בממברנה, דליפה ואף התפרקות. בטאין יכול לייצב את מבנה הממברנה, לשמור על נזילותה התקינה וחדירותה הסלקטיבית, ולהגן על שלמותם של איברים ואברונים פוטוסינתטיים.

3. הגנה מפני נוגדי חמצון:
שמירה על איזון אוסמוטי והפחתת נזק משני הנגרם כתוצאה מלחץ.

ייצוב המבנה והפעילות של אנזימים נוגדי חמצון (כגון סופראוקסיד דיסמוטאז, קטלאז, אסקורבט פראוקסידאז וכו'), שיפור יעילות מערכת ההגנה נוגדת החמצון של הצמח עצמו, וסיוע בעקיפין בניקוי מיני חמצן ריאקטיביים.
הסרה עקיפה של מיני חמצן ריאקטיביים:

אור שמש חזק וטמפרטורות גבוהות בקיץ יכולים לגרום לייצור כמויות גדולות של מיני חמצן ריאקטיביים בצמחים, ולגרום נזק חמצוני. למרות שבטאאין עצמו אינו נוגד חמצון חזק, ניתן להשיגו באמצעות:

4. הגנה על פוטוסינתזה:
טמפרטורה גבוהה ועקה חזקה של אור גורמים נזק משמעותי למנגנון הליבה של הפוטוסינתזה, פוטומערכת II. בטאין יכול להגן על קרום התילקואיד, לשמור על יציבות קומפלקס פוטומערכת II, להבטיח את הפעולה החלקה של שרשרת הולכת האלקטרונים ולהקל על עיכוב פוטו של הפוטוסינתזה.

5. כתורם מתיל:

בטאין הוא אחד מתורמי המתיל החשובים באורגניזמים חיים, והוא מעורב במחזור המתיונין. בתנאי עקה, הוא עשוי להשתתף בסינתזה או בוויסות מטבולי של חומרים מסוימים המגיבים לעקה על ידי אספקת קבוצות מתיל.

לסיכום, במהלך הקיץ הלוהט, תפקידו העיקרי של בטאין על צמחים הוא:

אגירת מים ועמידות לבצורת:מאבק בהתייבשות באמצעות ויסות אוסמוטי.
הגנה מפני חום:מגן על חלבונים, אנזימים וקרומי תאים מפני נזקי טמפרטורה גבוהה.

עמידות בפני חמצון:משפר את יכולת נוגדת החמצון ומפחית נזק פוטואוקסידי.
שמירה על פוטוסינתזה:להגן על איברים פוטוסינתטיים ולשמור על אספקת אנרגיה בסיסית.

לכן, כאשר צמחים תופסים אותות עקה כגון טמפרטורה גבוהה ובצורת, הם מפעילים את מסלול הסינתזה של בטאין (בעיקר באמצעות חמצון דו-שלבי של כולין בכלורופלסטים), צוברים באופן פעיל בטאין כדי לשפר את עמידותם לעקה ולשפר את יכולת ההישרדות שלהם בסביבות קיץ קשות. לחלק מהגידולים הסובלניים לבצורת ולמלח (כגון סלק סוכר עצמו, תרד, חיטה, שעורה וכו') יש יכולת חזקה לצבור בטאין.

בייצור חקלאי, ריסוס אקסוגני של בטאין משמש גם כביו-סטימולנט כדי לשפר את עמידותם של גידולים (כגון תירס, עגבנייה, צ'ילי וכו') לטמפרטורות גבוהות בקיץ ולבעיית בצורת.