La glicina betaina (GB) è un composto organico che funge da soluto compatibile per l'acclimatazione delle piante a vari tipi di stress abiotici. Stimola anche la crescita delle piante aumentando il tasso di fotosintesi e il contenuto di clorofilla.

L'integrazione esogena di GB mitiga significativamente lo stress ossidativo indotto dalla tossicità del Cd nelle piante di cotone attraverso la riduzione del contenuto di MDA e dei livelli di EL [81]. Sostiene anche le attività fotosintetiche in condizioni di deficit idrico.
Osmoprotettore

La glicina betaina (GB) è un componente importante dell'urina umana e ha dimostrato di proteggere i batteri dallo stress da sale ipertonico. GB è prodotto dall'ossidazione della colina nel fegato e quindi trasportato attraverso la membrana nel rene. Questa proprietà osmoprotettiva è stata dimostrata per batteri enterici come E. coli.

La sintesi di GB è regolata da una serie di enzimi, tra cui due colina aldeide deidrogenasi. Questi metabolizzano la colina per formare betaina aldeide, che viene poi convertita dalle due GB sintasi in GB e acetilcolina. Questa funzione osmoprotettiva del GB lo ha reso una scelta popolare come integratore alimentare.

Nella rizosfera del fagiolo mung, gli isolati batterici che hanno accumulato GB hanno mostrato una maggiore resilienza allo stress da salinità. Questi rizobatteri hanno anche prodotto una serie di altri metaboliti secondari, che possono aiutarli a contrastare gli effetti negativi dello stress da salinità. La capacità osmoprotettiva di GB ha spinto gli scienziati a esplorare la possibilità di ingegnerizzare questa molecola in colture che ne sono naturalmente prive.
Antiossidante

La glicina betaina è un composto organico con una struttura molecolare dipolare che gli consente di interagire sia con le regioni idrofile che idrofobiche delle proteine ​​e di altre macromolecole. Questo è il motivo per cui si è rivelato efficace come antiossidante, proteggendo le cellule dai danni delle specie reattive dell'ossigeno (ROS) indotte da vari stress.

È una molecola di ammonio quaternario anfotero ed è elettricamente neutra a pH fisiologico. È derivato dalla colina ed è sintetizzato nelle piante attraverso due vie, una che coinvolge la N-metilazione della glicina e l'altra che coinvolge l'ossidazione della colina da parte di una colina aldeide deidrogenasi solubile NAD-dipendente per produrre betaina aldeide.

Il GB può mitigare in modo significativo lo stress salino nelle piante aumentando i livelli di soluti compatibili, riducendo i danni alla membrana e lo stress ossidativo e regolando le attività degli enzimi antiossidanti. Inoltre, può migliorare la tolleranza delle piante alle alte temperature regolando la permeabilità della membrana cellulare e la regolazione osmotica. Aumenta anche la crescita delle radici e dei germogli, il numero di foglie, la conduttanza stomatica, la velocità fotosintetica (Pn), il contenuto relativo di acqua (RWC) e l'accumulo di proteine ​​solubili (SP).
Promotore della crescita

La glicina betaina (GB) è un composto di ammonio quaternario N,N'-trimetilglicina prodotto in molti organismi, comprese le specie vegetali. È un osmolita compatibile vitale che svolge ruoli critici nell'osmoregolazione, mantenendo l'integrità della membrana contro vari stress e eliminando i ROS. Molte alofite e alcune piante coltivate hanno la capacità di accumulare naturalmente GB. Tuttavia, il meccanismo con cui lo fanno non è stato chiarito.

Il GB è prodotto in due percorsi che coinvolgono la metilazione N della colina o l'ossidazione della glicina in betaina aldeide da parte di una colina betaina deidrogenasi. Nelle piante, la sintesi di GB è regolata sia dai cloroplasti che dal citosol. L'accumulo di GB nel cloroplasto è positivamente correlato con la tolleranza allo stress, mentre quello nel citosol no.

Antistress

L'accumulo di glicina betaina (GB; N,N,N-trimetilglicina) nelle cellule agisce come un osmolita e protegge i batteri e alcune specie vegetali dallo stress osmotico. Inoltre, GB riduce la perossidazione lipidica di membrana e aumenta l'attività degli enzimi antiossidanti.

Negli organismi che non possono sintetizzare soluti de novo, la dimensione dei pool intracellulari di betaina è regolata bilanciando l'assorbimento con il catabolismo o l'esportazione. Ad esempio, P. syringae assorbe la betaina durante lo stress iperosmotico e l'accumulo risultante è bilanciato dal catabolismo. Questo bilanciamento è dimostrato anche dai livelli di betaina più elevati osservati nel mutante catabolico gbcAB.

I cambiamenti nelle concentrazioni fogliari di GB tra le piantine che sono sopravvissute e hanno ceduto all'esposizione post-congelamento suggeriscono che l'accumulo di glicina betaina è un adattamento per la tolleranza al freddo. L'entità del cambiamento in GB non è stata significativamente influenzata dalla regione di origine o dal luogo di esposizione al congelamento, suggerendo che questo adattamento è comune a tutte le popolazioni di A. germinans nell'area di studio.