गर्मियों में, पौधों को उच्च तापमान, तेज़ रोशनी, सूखा (जल तनाव) और ऑक्सीडेटिव तनाव जैसे कई दबावों का सामना करना पड़ता है। बीटाइन, एक महत्वपूर्ण आसमाटिक नियामक और सुरक्षात्मक संगत विलेय के रूप में, इन ग्रीष्मकालीन तनावों के प्रति पौधों के प्रतिरोध में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इसके मुख्य कार्य हैं:

1. पारगमन विनियमन:
कोशिका स्फीत दाब बनाए रखें:

उच्च तापमान और सूखे के कारण पौधों में पानी की कमी हो जाती है, जिससे कोशिकाद्रव्यी परासरण क्षमता (सघनता) बढ़ जाती है, जिससे आसपास की रिक्तिकाओं या कोशिका भित्तियों से, जिनमें जल अवशोषण क्षमता अधिक होती है, आसानी से निर्जलीकरण और मुरझान हो जाता है। बीटाइन कोशिकाद्रव्य में बड़ी मात्रा में जमा हो जाता है, जिससे कोशिकाद्रव्य की परासरण क्षमता प्रभावी रूप से कम हो जाती है, जिससे कोशिकाओं को उच्च स्फीत दाब बनाए रखने में मदद मिलती है, जिससे निर्जलीकरण का प्रतिरोध होता है और कोशिका संरचना और कार्य की अखंडता बनी रहती है।

संतुलित रिक्तिका आसमाटिक दबाव:

आसमाटिक दाब बनाए रखने के लिए रिक्तिका में बड़ी मात्रा में अकार्बनिक आयन (जैसे K⁺, Cl⁻, आदि) जमा होते हैं। बीटाइन मुख्य रूप से कोशिकाद्रव्य में पाया जाता है, और इसका संचय कोशिकाद्रव्य और रिक्तिकाओं के बीच आसमाटिक दाब के अंतर को संतुलित करने में मदद करता है, जिससे अत्यधिक निर्जलीकरण के कारण कोशिकाद्रव्य को होने वाली क्षति को रोका जा सकता है।

2. जैव अणुओं की सुरक्षा:
स्थिर प्रोटीन संरचना:

उच्च तापमान आसानी से प्रोटीन विकृतीकरण और निष्क्रियता का कारण बन सकता है। बीटाइन अणु धनात्मक और ऋणात्मक आवेश (ज़्विटरआयनिक) धारण करते हैं और हाइड्रोजन बंधन और जलयोजन के माध्यम से प्रोटीन की प्राकृतिक संरचना को स्थिर कर सकते हैं, जिससे उच्च तापमान पर गलत तह, एकत्रीकरण या विकृतीकरण को रोका जा सकता है। यह एंजाइम गतिविधि, प्रकाश संश्लेषण में प्रमुख प्रोटीन, और अन्य उपापचयी प्रोटीनों के कार्यों को बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण है।

सुरक्षात्मक फिल्म प्रणाली:

उच्च तापमान और प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियाँ कोशिका झिल्लियों (जैसे थायलाकोइड झिल्लियाँ और प्लाज़्मा झिल्लियाँ) की लिपिड द्विपरत संरचना को नुकसान पहुँचा सकती हैं, जिससे असामान्य झिल्ली तरलता, रिसाव और यहाँ तक कि विघटन भी हो सकता है। बीटाइन झिल्ली संरचना को स्थिर कर सकता है, इसकी सामान्य तरलता और चयनात्मक पारगम्यता बनाए रख सकता है, और प्रकाश संश्लेषक अंगों और कोशिकांगों की अखंडता की रक्षा कर सकता है।

3. एंटीऑक्सीडेंट सुरक्षा:
आसमाटिक संतुलन बनाए रखें और तनाव के कारण होने वाली द्वितीयक क्षति को कम करें।

एंटीऑक्सीडेंट एंजाइमों (जैसे सुपरऑक्साइड डिसम्यूटेज, कैटालेज, एस्कॉर्बेट पेरोक्सीडेज, आदि) की संरचना और गतिविधि को स्थिर करें, पौधे की अपनी एंटीऑक्सीडेंट रक्षा प्रणाली की दक्षता को बढ़ाएं, और अप्रत्यक्ष रूप से प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों को साफ करने में मदद करें।
प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों का अप्रत्यक्ष निष्कासन:

गर्मियों में तेज़ धूप और उच्च तापमान पौधों में बड़ी मात्रा में प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों के उत्पादन को प्रेरित कर सकते हैं, जिससे ऑक्सीडेटिव क्षति हो सकती है। हालाँकि बीटाइन स्वयं एक शक्तिशाली एंटीऑक्सीडेंट नहीं है, फिर भी इसे निम्नलिखित तरीकों से प्राप्त किया जा सकता है:

4. प्रकाश संश्लेषण की सुरक्षा:
उच्च तापमान और तीव्र प्रकाश तनाव प्रकाश संश्लेषण की मुख्य क्रियाविधि, प्रकाशतंत्र II को महत्वपूर्ण क्षति पहुँचाते हैं। बीटाइन थायलाकोइड झिल्ली की रक्षा कर सकता है, प्रकाशतंत्र II परिसर की स्थिरता बनाए रख सकता है, इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के सुचारू संचालन को सुनिश्चित कर सकता है, और प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश अवरोध को कम कर सकता है।

5. मिथाइल दाता के रूप में:

बीटाइन जीवित जीवों में पाए जाने वाले महत्वपूर्ण मिथाइल दाताओं में से एक है, जो मेथियोनीन चक्र में शामिल होता है। तनाव की स्थिति में, यह मिथाइल समूह प्रदान करके कुछ तनाव-प्रतिक्रियाशील पदार्थों के संश्लेषण या उपापचयी नियमन में भाग ले सकता है।

संक्षेप में, चिलचिलाती गर्मी के दौरान, पौधों पर बीटाइन का मुख्य कार्य है:

जल प्रतिधारण और सूखा प्रतिरोध:आसमाटिक विनियमन के माध्यम से निर्जलीकरण का मुकाबला करना।
गर्मी प्रतिरोध संरक्षण:प्रोटीन, एंजाइम और कोशिका झिल्ली को उच्च तापमान से होने वाली क्षति से बचाता है।

ऑक्सीकरण के प्रति प्रतिरोध:एंटीऑक्सीडेंट क्षमता को बढ़ाता है और फोटोऑक्सीडेटिव क्षति को कम करता है।
प्रकाश संश्लेषण बनाए रखें:प्रकाश संश्लेषक अंगों की रक्षा करें और बुनियादी ऊर्जा आपूर्ति बनाए रखें।

इसलिए, जब पौधे उच्च तापमान और सूखे जैसे तनाव संकेतों को महसूस करते हैं, तो वे बीटाइन संश्लेषण पथ (मुख्य रूप से क्लोरोप्लास्ट में कोलीन के द्वि-चरणीय ऑक्सीकरण के माध्यम से) को सक्रिय कर देते हैं, सक्रिय रूप से बीटाइन संचित करते हैं जिससे उनका तनाव प्रतिरोध बढ़ता है और कठोर ग्रीष्मकालीन वातावरण में उनकी उत्तरजीविता क्षमता में सुधार होता है। कुछ सूखा और लवण सहनशील फसलें (जैसे चुकंदर, पालक, गेहूँ, जौ, आदि) बीटाइन संचित करने की प्रबल क्षमता रखती हैं।

कृषि उत्पादन में, बीटाइन के बहिर्जात छिड़काव का उपयोग जैव उत्तेजक के रूप में भी किया जाता है, ताकि फसलों (जैसे मक्का, टमाटर, मिर्च, आदि) की ग्रीष्मकालीन उच्च तापमान और सूखे के तनाव के प्रति प्रतिरोधक क्षमता को बढ़ाया जा सके।