Paano nilalabanan ng mga halaman ang stress sa tag-init (betaine)?

Sa tag-araw, ang mga halaman ay nahaharap sa maraming presyon tulad ng mataas na temperatura, malakas na liwanag, tagtuyot (water stress), at oxidative stress. Ang Betaine, bilang isang mahalagang osmotic regulator at protective compatible solute, ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa paglaban ng mga halaman sa mga stress na ito sa tag-init. Kabilang sa mga pangunahing pag-andar nito ang:

1. Regulasyon ng permeation:
Panatilihin ang presyon ng turgor ng cell:

Ang mataas na temperatura at tagtuyot ay nagiging sanhi ng pagkawala ng tubig ng mga halaman, na humahantong sa pagtaas ng potensyal na cytoplasmic osmotic (nagiging mas siksik), na madaling nagdudulot ng dehydration at pagkalanta ng mga cell mula sa nakapalibot na mga vacuole o mga cell wall na may mas malakas na kapasidad sa pagsipsip ng tubig. Ang Betaine ay nag-iipon sa malalaking halaga sa cytoplasm, na epektibong binabawasan ang osmotic na potensyal ng cytoplasm, tinutulungan ang mga cell na mapanatili ang mataas na presyon ng turgor, sa gayon ay lumalaban sa dehydration at pagpapanatili ng integridad ng istraktura at paggana ng cell.

Halaman ni Betaine

Balanseng vacuolar osmotic pressure:

Ang isang malaking halaga ng mga inorganic na ion (tulad ng K ⁺, Cl ⁻, atbp.) ay naipon sa vacuole upang mapanatili ang osmotic pressure. Pangunahing umiiral ang Betaine sa cytoplasm, at ang akumulasyon nito ay nakakatulong na balansehin ang pagkakaiba ng osmotic pressure sa pagitan ng cytoplasm at vacuoles, na pumipigil sa pinsala sa cytoplasm dahil sa labis na pag-aalis ng tubig.

strawberry Betaine

2. Pagprotekta sa mga biomolecules:
Matatag na istraktura ng protina:

Ang mataas na temperatura ay madaling maging sanhi ng denaturation ng protina at hindi aktibo. Ang mga molekula ng betaine ay nagdadala ng mga positibo at negatibong singil (zwitterionic) at maaaring patatagin ang natural na conformation ng mga protina sa pamamagitan ng hydrogen bonding at hydration, na pumipigil sa misfolding, aggregation, o denaturation sa mataas na temperatura. Ito ay mahalaga para sa pagpapanatili ng aktibidad ng enzyme, mga pangunahing protina sa photosynthesis, at ang mga function ng iba pang mga metabolic protein.

Sistema ng proteksiyon ng pelikula:

Ang mataas na temperatura at reaktibo na species ng oxygen ay maaaring makapinsala sa lipid bilayer na istraktura ng mga lamad ng cell (tulad ng mga thylakoid membrane at mga lamad ng plasma), na humahantong sa abnormal na pagkalikido ng lamad, pagtagas, at maging ang pagkawatak-watak. Maaaring patatagin ng Betaine ang istraktura ng lamad, mapanatili ang normal nitong pagkalikido at selektibong pagkamatagusin, at protektahan ang integridad ng mga organo at organel ng photosynthetic.

3. Proteksyon ng antioxidant:
Panatilihin ang osmotic na balanse at bawasan ang pangalawang pinsala na dulot ng stress.

Patatagin ang istraktura at aktibidad ng mga antioxidant enzymes (tulad ng superoxide dismutase, catalase, ascorbate peroxidase, atbp.), pagandahin ang kahusayan ng sariling antioxidant defense system ng halaman, at hindi direktang nakakatulong sa pag-clear ng reactive oxygen species.
Hindi direktang pag-alis ng mga reaktibong species ng oxygen:

Ang malakas na sikat ng araw at mataas na temperatura sa tag-araw ay maaaring mag-udyok sa paggawa ng malalaking halaga ng reactive oxygen species sa mga halaman, na nagdudulot ng oxidative na pinsala. Kahit na ang betaine mismo ay hindi isang malakas na antioxidant, maaari itong makamit sa pamamagitan ng:

4. Pagprotekta sa photosynthesis:
Ang mataas na temperatura at malakas na liwanag na stress ay nagdudulot ng malaking pinsala sa pangunahing mekanismo ng photosynthesis, photosystem II. Maaaring protektahan ng Betaine ang thylakoid membrane, mapanatili ang katatagan ng photosystem II complex, matiyak ang maayos na operasyon ng electron transport chain, at mapawi ang photoinhibition ng photosynthesis.

 

5. Bilang isang methyl donor:

Ang Betaine ay isa sa mga mahalagang methyl donor sa mga buhay na organismo, na kasangkot sa methionine cycle. Sa ilalim ng mga kondisyon ng stress, maaari itong lumahok sa synthesis o metabolic regulation ng ilang mga sangkap na tumutugon sa stress sa pamamagitan ng pagbibigay ng mga methyl group.

Sa buod, sa panahon ng nakakapasong tag-araw, ang pangunahing tungkulin ng betaine sa mga halaman ay:

Pagpapanatili ng tubig at paglaban sa tagtuyot:paglaban sa dehydration sa pamamagitan ng osmotic regulation.
Proteksyon ng paglaban sa init:pinoprotektahan ang mga protina, enzyme, at mga lamad ng cell mula sa pinsala sa mataas na temperatura.

Paglaban sa oksihenasyon:pinahuhusay ang kapasidad ng antioxidant at binabawasan ang pinsalang photooxidative.
Panatilihin ang photosynthesis:protektahan ang mga organong photosynthetic at panatilihin ang pangunahing suplay ng enerhiya.

Samakatuwid, kapag naramdaman ng mga halaman ang mga signal ng stress tulad ng mataas na temperatura at tagtuyot, ina-activate nila ang betaine synthesis pathway (pangunahin sa pamamagitan ng dalawang hakbang na oksihenasyon ng choline sa mga chloroplast), aktibong nag-iipon ng betaine upang mapahusay ang kanilang resistensya sa stress at mapabuti ang kanilang kakayahang mabuhay sa malupit na mga kapaligiran sa tag-araw. Ang ilang mga pananim na mapagparaya sa tagtuyot at asin (tulad ng mga sugar beet mismo, spinach, trigo, barley, atbp.) ay may malakas na kakayahang makaipon ng betaine.

Sa produksyong pang-agrikultura, ginagamit din ang exogenous spraying ng betaine bilang biostimulant upang mapahusay ang resistensya ng mga pananim (tulad ng mais, kamatis, sili, atbp.) sa mataas na temperatura ng tag-init at tagtuyot.

 


Oras ng post: Ago-01-2025