في الصيف، تواجه النباتات ضغوطًا متعددة، مثل ارتفاع درجة الحرارة، والضوء الساطع، والجفاف (الإجهاد المائي)، والإجهاد التأكسدي. يلعب البيتين، بصفته منظمًا تناضحيًا مهمًا ومحلولًا واقيًا متوافقًا، دورًا حاسمًا في مقاومة النباتات لهذه الضغوط الصيفية. تشمل وظائفه الرئيسية ما يلي:

1. تنظيم النفاذية:
الحفاظ على ضغط امتلاء الخلية:

يؤدي ارتفاع درجة الحرارة والجفاف إلى فقدان النباتات للماء، مما يؤدي إلى زيادة الجهد الأسموزي السيتوبلازمي (زيادة كثافته)، مما يُسبب جفافًا وذبولًا للخلايا من الفجوات أو جدران الخلايا المحيطة ذات القدرة الأكبر على امتصاص الماء. يتراكم البيتين بكميات كبيرة في السيتوبلازم، مما يُقلل بشكل فعال من الجهد الأسموزي السيتوبلازمي، ويساعد الخلايا على الحفاظ على ضغط تورغو مرتفع، وبالتالي مقاومة الجفاف والحفاظ على سلامة بنية الخلية ووظيفتها.

الضغط الاسموزي الفراغي المتوازن:

تتراكم كمية كبيرة من الأيونات غير العضوية (مثل البوتاسيوم ⁺، والكلور ⁻، وغيرها) في الفجوة العصارية للحفاظ على الضغط الاسموزي. يتواجد البيتين بشكل رئيسي في السيتوبلازم، ويساعد تراكمه على موازنة فرق الضغط الاسموزي بين السيتوبلازم والفجوات العصارية، مما يمنع تلف السيتوبلازم الناتج عن الجفاف المفرط.

2. حماية الجزيئات الحيوية:
بنية البروتين المستقرة:

يمكن لدرجات الحرارة المرتفعة أن تُسبب بسهولة تحلل البروتين وتعطيله. تحمل جزيئات البيتين شحنات موجبة وسالبة (أيونية ثنائية الشحنة)، ويمكنها تثبيت التركيب الطبيعي للبروتينات من خلال الروابط الهيدروجينية والترطيب، مما يمنع الطي الخاطئ أو التكتل أو التحلل عند درجات الحرارة المرتفعة. وهذا أمر بالغ الأهمية للحفاظ على نشاط الإنزيمات، وهي بروتينات أساسية في عملية التمثيل الضوئي، ووظائف البروتينات الأيضية الأخرى.

نظام الفيلم الواقي:

يمكن أن تُلحق درجات الحرارة المرتفعة وجزيئات الأكسجين التفاعلية الضرر ببنية الطبقة الدهنية الثنائية في أغشية الخلايا (مثل أغشية الثايلاكويد والأغشية البلازمية)، مما يؤدي إلى سيولة غشائية غير طبيعية، وتسرب، وحتى تفكك. يُثبّت البيتين بنية الغشاء، ويحافظ على سيولته الطبيعية ونفاذيته الانتقائية، ويحمي سلامة أعضاء وعضيات التمثيل الضوئي.

3. الحماية المضادة للأكسدة:
الحفاظ على التوازن الأسموزي وتقليل الأضرار الثانوية الناجمة عن الإجهاد.

تثبيت بنية ونشاط إنزيمات مضادات الأكسدة (مثل أكسيد ديسميوتاز الفائق، الكاتالاز، بيروكسيديز الأسكوربات، إلخ)، وتعزيز كفاءة نظام الدفاع المضاد للأكسدة في النبات، والمساعدة بشكل غير مباشر في إزالة جزيئات الأكسجين التفاعلية.
الإزالة غير المباشرة لجزيئات الأكسجين التفاعلية:

يمكن لأشعة الشمس القوية ودرجات الحرارة المرتفعة في الصيف أن تُحفّز إنتاج كميات كبيرة من أنواع الأكسجين التفاعلية في النباتات، مما يُسبب ضررًا تأكسديًا. مع أن البيتين بحد ذاته ليس مضادًا قويًا للأكسدة، إلا أنه يُمكن الحصول عليه من خلال:

4. حماية عملية البناء الضوئي:
تُسبب درجات الحرارة العالية والإجهاد الضوئي الشديد ضررًا بالغًا للآلية الأساسية لعملية البناء الضوئي، أي النظام الضوئي الثاني. يحمي البيتين غشاء الثايلاكويد، ويحافظ على استقرار مُركّب النظام الضوئي الثاني، ويضمن سلاسة سلسلة نقل الإلكترونات، ويُخفف من تثبيط عملية البناء الضوئي.

5. كمتبرع بالميثيل:

يُعد البيتين أحد أهم مُعطيات الميثيل في الكائنات الحية، إذ يشارك في دورة الميثيونين. وفي ظل ظروف الإجهاد، قد يُشارك في تخليق أو تنظيم أيض بعض المواد المُستجيبة للإجهاد من خلال توفير مجموعات الميثيل.

باختصار، خلال فصل الصيف الحارق، الوظيفة الأساسية للبيتين على النباتات هي:

الاحتفاظ بالمياه ومقاومة الجفاف:مكافحة الجفاف من خلال التنظيم الأسموزي.
حماية مقاومة الحرارة:يحمي البروتينات والإنزيمات وأغشية الخلايا من التلف الناتج عن درجات الحرارة المرتفعة.

مقاومة الأكسدة:يعزز قدرة مضادات الأكسدة ويقلل من الضرر الناتج عن الأكسدة الضوئية.
الحفاظ على عملية البناء الضوئي:حماية أعضاء البناء الضوئي والحفاظ على إمدادات الطاقة الأساسية.

لذلك، عندما تشعر النباتات بإشارات إجهاد كارتفاع درجة الحرارة والجفاف، فإنها تُفعّل مسار تخليق البيتين (بشكل رئيسي من خلال أكسدة الكولين على مرحلتين في البلاستيدات الخضراء)، وتُراكم البيتين بنشاط لتعزيز مقاومتها للإجهاد وتحسين قدرتها على البقاء في بيئات الصيف القاسية. بعض المحاصيل التي تتحمل الجفاف والملوحة (مثل بنجر السكر نفسه، والسبانخ، والقمح، والشعير، وغيرها) تتمتع بقدرة كبيرة على تراكم البيتين.

في الإنتاج الزراعي، يتم استخدام الرش الخارجي للبيتين أيضًا كمحفز حيوي لتعزيز مقاومة المحاصيل (مثل الذرة والطماطم والفلفل الحار وما إلى ذلك) لدرجات الحرارة المرتفعة في الصيف والإجهاد الناتج عن الجفاف.