गर्मी के मौसम में पौधों को कई तरह के दबावों का सामना करना पड़ता है, जैसे कि उच्च तापमान, तेज रोशनी, सूखा (जल संकट) और ऑक्सीडेटिव तनाव। बीटाइन, एक महत्वपूर्ण परासरण नियामक और सुरक्षात्मक संगत विलेय के रूप में, गर्मी के इन तनावों के प्रति पौधों के प्रतिरोध में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इसके मुख्य कार्यों में शामिल हैं:

1. पारगम्यता विनियमन:
कोशिका के टर्गर दबाव को बनाए रखें:

उच्च तापमान और सूखा पौधों में पानी की कमी का कारण बनता है, जिससे कोशिका प्लाज्म की परासरण क्षमता बढ़ जाती है (वह सघन हो जाता है)। इससे आसपास के रिक्तिकाओं या कोशिका भित्तियों में मौजूद अधिक जल अवशोषण क्षमता वाली कोशिकाओं में आसानी से निर्जलीकरण और मुरझाना हो जाता है। बीटाइन कोशिका प्लाज्म में बड़ी मात्रा में जमा हो जाता है, जिससे कोशिका प्लाज्म की परासरण क्षमता प्रभावी रूप से कम हो जाती है। यह कोशिकाओं को उच्च आच्छादन दाब बनाए रखने में मदद करता है, जिससे निर्जलीकरण का प्रतिरोध होता है और कोशिका संरचना एवं कार्य की अखंडता बनी रहती है।

संतुलित रिक्तिका परासरण दाब:

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

2. जैव अणुओं की सुरक्षा:
स्थिर प्रोटीन संरचना:

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

सुरक्षात्मक फिल्म प्रणाली:

उच्च तापमान और प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन कणिकाएं कोशिका झिल्लियों (जैसे थाइलाकोइड झिल्लियां और प्लाज्मा झिल्लियां) की लिपिड द्विपरत संरचना को नुकसान पहुंचा सकती हैं, जिससे झिल्ली की तरलता में असामान्यता, रिसाव और यहां तक ​​कि विघटन भी हो सकता है। बीटाइन झिल्ली संरचना को स्थिर कर सकता है, इसकी सामान्य तरलता और चयनात्मक पारगम्यता को बनाए रख सकता है और प्रकाश संश्लेषक अंगों और ऑर्गेनेल की अखंडता की रक्षा कर सकता है।

3. एंटीऑक्सीडेंट सुरक्षा:
परासरण 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 करना, पौधे की अपनी एंटीऑक्सीडेंट रक्षा प्रणाली की दक्षता को बढ़ाना और अप्रत्यक्ष रूप से प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों को साफ करने में मदद करना।
प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों का अप्रत्यक्ष निष्कासन:

गर्मी के मौसम में तेज 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। हालांकि बीटाइन स्वयं एक मजबूत एंटीऑक्सीडेंट नहीं है, लेकिन इसे निम्नलिखित तरीकों से प्राप्त किया जा सकता है:

4. प्रकाश संश्लेषण की रक्षा करना:
उच्च तापमान और तीव्र प्रकाश तनाव प्रकाश संश्लेषण की मूल क्रियाविधि, फोटोसिस्टम II को काफी नुकसान पहुंचाते हैं। बीटाइन थाइलाकोइड झिल्ली की रक्षा कर सकता है, फोटोसिस्टम II कॉम्प्लेक्स 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. एक 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 स्थितियों में, यह मिथाइल समूह प्रदान करके कुछ तनाव-प्रतिक्रियाशील पदार्थों के संश्लेषण या चयापचय विनियमन में भाग ले सकता है।

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

जल धारण क्षमता और सूखा प्रतिरोध:परासरण नियमन के माध्यम से निर्जलीकरण से लड़ना।
ऊष्मा प्रतिरोधक सुरक्षा:यह प्रोटीन, एंजाइम और कोशिका झिल्लियों को उच्च तापमान से होने वाले नुकसान से बचाता है।

ऑक्सीकरण प्रतिरोध:यह एंटीऑक्सीडेंट क्षमता को बढ़ाता है और फोटोऑक्सीडेटिव क्षति को कम करता है।
प्रकाश संश्लेषण को बनाए रखें:प्रकाश संश्लेषण अंगों की रक्षा करना और बुनियादी ऊर्जा आपूर्ति बनाए रखना।

इसलिए, जब पौधे उच्च तापमान और सूखे जैसे तनाव संकेतों को महसूस करते हैं, तो वे बीटाइन संश्लेषण प्रक्रिया को सक्रिय करते हैं (मुख्य रूप से क्लोरोप्लास्ट में कोलीन के दो-चरणीय ऑक्सीकरण के माध्यम से), बीटाइन का सक्रिय रूप से संचय करते हैं ताकि तनाव प्रतिरोधक क्षमता बढ़े और कठोर गर्मी के वातावरण में जीवित रहने की क्षमता में सुधार हो। कुछ सूखा और नमक सहिष्णु फसलें (जैसे चुकंदर, पालक, गेहूं, जौ आदि) बीटाइन का संचय करने की प्रबल क्षमता रखती हैं।

कृषि उत्पादन में, बीटाइन का बाह्य छिड़काव फसलों (जैसे मक्का, टमाटर, मिर्च आदि) की गर्मी के उच्च तापमान और सूखे के तनाव के प्रति प्रतिरोधक क्षमता बढ़ाने के लिए एक जैवउत्तेजक के रूप में भी उपयोग किया जाता है।