في فصل الصيف، تواجه النباتات ضغوطًا متعددة كارتفاع درجة الحرارة، والضوء الشديد، والجفاف (الإجهاد المائي)، والإجهاد التأكسدي. يلعب البيتين، باعتباره منظمًا تناضحيًا هامًا ومذيبًا متوافقًا واقيًا، دورًا حاسمًا في مقاومة النباتات لهذه الضغوط الصيفية. وتشمل وظائفه الرئيسية ما يلي:

1. تنظيم النفاذية:
الحفاظ على ضغط امتلاء الخلايا:

تؤدي درجات الحرارة المرتفعة والجفاف إلى فقدان النباتات للماء، مما يزيد من الضغط الأسموزي للسيتوبلازم (يصبح أكثر كثافة)، وهو ما يُسبب بسهولة جفاف وذبول الخلايا نتيجةً لتأثير الفجوات أو جدران الخلايا ذات القدرة العالية على امتصاص الماء. يتراكم البيتين بكميات كبيرة في السيتوبلازم، مما يُقلل بشكل فعال من الضغط الأسموزي للسيتوبلازم، ويُساعد الخلايا على الحفاظ على ضغط امتلاء عالٍ، وبالتالي مقاومة الجفاف والحفاظ على سلامة بنية الخلية ووظيفتها.

توازن الضغط الأسموزي للفجوات:

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

2. حماية الجزيئات الحيوية:
بنية البروتين المستقرة:

يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المرتفعة بسهولة إلى تمسخ البروتينات وتعطيلها. تحمل جزيئات البيتين شحنات موجبة وسالبة (أيونية مزدوجة) وتستطيع تثبيت البنية الطبيعية للبروتينات من خلال الروابط الهيدروجينية والترطيب، مما يمنع سوء الطي أو التكتل أو التمسخ عند درجات الحرارة المرتفعة. وهذا أمر بالغ الأهمية للحفاظ على نشاط الإنزيمات، والبروتينات الأساسية في عملية التمثيل الضوئي، ووظائف البروتينات الأيضية الأخرى.

نظام الغشاء الواقي:

يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المرتفعة وأنواع الأكسجين التفاعلية إلى تلف بنية الطبقة الدهنية الثنائية لأغشية الخلايا (مثل أغشية الثايلاكويد والأغشية البلازمية)، مما يؤدي إلى اضطراب سيولة الغشاء، وتسربه، وحتى تفككه. يُمكن للبيتين أن يُثبّت بنية الغشاء، ويحافظ على سيولته الطبيعية ونفاذيته الانتقائية، ويحمي سلامة أعضاء وعضيات عملية التمثيل الضوئي.

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

تثبيت بنية ونشاط الإنزيمات المضادة للأكسدة (مثل ديسموتاز الفائق الأكسيد، والكاتالاز، وبيروكسيداز الأسكوربات، وما إلى ذلك)، وتعزيز كفاءة نظام الدفاع المضاد للأكسدة الخاص بالنبات، والمساعدة بشكل غير مباشر في إزالة أنواع الأكسجين التفاعلية.
الإزالة غير المباشرة لأنواع الأكسجين التفاعلية:

يمكن لأشعة الشمس القوية ودرجات الحرارة المرتفعة في الصيف أن تحفز إنتاج كميات كبيرة من أنواع الأكسجين التفاعلية في النباتات، مما يسبب تلفًا تأكسديًا. على الرغم من أن البيتين نفسه ليس مضادًا قويًا للأكسدة، إلا أنه يمكن الحصول عليه من خلال:

4. حماية عملية التمثيل الضوئي:
تتسبب درجات الحرارة المرتفعة والإجهاد الضوئي القوي في حدوث ضرر كبير للآلية الأساسية لعملية التمثيل الضوئي، وهي النظام الضوئي الثاني. يمكن للبيتين حماية غشاء الثايلاكويد، والحفاظ على استقرار مركب النظام الضوئي الثاني، وضمان التشغيل السلس لسلسلة نقل الإلكترون، وتخفيف التثبيط الضوئي لعملية التمثيل الضوئي.

5. كمتبرع بمجموعة الميثيل:

البيتين هو أحد أهم مانحي الميثيل في الكائنات الحية، ويشارك في دورة الميثيونين. في ظروف الإجهاد، قد يساهم في تخليق أو تنظيم استقلاب بعض المواد المستجيبة للإجهاد من خلال توفير مجموعات الميثيل.

باختصار، خلال فصل الصيف الحارق، تتمثل الوظيفة الأساسية للبيتين على النباتات فيما يلي:

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

مقاومة الأكسدة:يعزز القدرة المضادة للأكسدة ويقلل من الضرر الناتج عن الأكسدة الضوئية.
الحفاظ على عملية التمثيل الضوئي:حماية الأعضاء المسؤولة عن عملية التمثيل الضوئي والحفاظ على إمدادات الطاقة الأساسية.

لذا، عندما تستشعر النباتات إشارات الإجهاد كارتفاع درجة الحرارة والجفاف، فإنها تُفعّل مسار تخليق البيتين (وذلك بشكل رئيسي عبر أكسدة الكولين في البلاستيدات الخضراء على مرحلتين)، وتُراكم البيتين بنشاط لتعزيز مقاومتها للإجهاد وتحسين قدرتها على البقاء في بيئات الصيف القاسية. وتتمتع بعض المحاصيل المقاومة للجفاف والملوحة (مثل بنجر السكر، والسبانخ، والقمح، والشعير، وغيرها) بقدرة عالية على تراكم البيتين.

في الإنتاج الزراعي، يستخدم الرش الخارجي للبيتين أيضًا كمحفز حيوي لتعزيز مقاومة المحاصيل (مثل الذرة والطماطم والفلفل الحار وما إلى ذلك) لارتفاع درجة الحرارة الصيفية والإجهاد الناتج عن الجفاف.