Glycine Betaine (GB) là một amin bậc bốn lưỡng tính mà thực vật tạo ra như một phản ứng thích nghi với tình trạng căng thẳng về nước. Nó làm tăng sức đề kháng của cây trồng đối với hạn hán, nhiệt độ khắc nghiệt và độ mặn, do đó nâng cao năng suất cây trồng.
GB giảm thiểu các tác động làm giảm năng suất của HS trong một số loại cây trồng [160]. GB làm giảm đáng kể sự tích lũy MDA và peroxid hóa lipid do độc tính Cd trong bông [161]. Nó cũng làm tăng khả năng chịu mặn của đậu xanh.
Tăng hoạt động quang hợp
Glyxin betaine (GB) là một hợp chất loại IV, hữu cơ, không độc hại giúp thúc đẩy sự phát triển của cây trồng bằng cách cải thiện hiệu quả quang hợp. Nó cũng có thể được hấp thụ vào các mô phân sinh của thực vật, chẳng hạn như chồi và ngọn thân, nơi nó có thể thúc đẩy sự phát triển và ra hoa.
GBP có thể được sử dụng để giảm thiểu tác động của các căng thẳng phi sinh học như muối, hạn hán, kim loại nặng và căng thẳng do lạnh. Ngoài việc tăng cường hoạt động quang hợp, nó cũng có thể giúp giảm bớt những hạn chế của khí khổng và cải thiện hình thái thực vật.
GB cũng tăng cường sự nảy mầm của hạt và cải thiện sự phát triển của cây con. Nó đã được chứng minh là làm tăng sự biểu hiện của các gen liên quan đến việc sản xuất các enzym chống oxy hóa và do đó làm giảm sự tích lũy ROS. Ngoài ra, GB có thể ức chế quá trình oxy hóa màng lipid, cải thiện hàm lượng chất diệp lục và tăng hàm lượng protein trong hai giống Zea mays L. dưới áp lực của muối.
Giảm đóng cửa khí khổng
Ô nhiễm kim loại nặng (HM) là một hiện tượng phổ biến và hạn chế năng suất sinh lợi của các loài thực vật khác nhau. HM có thể gây ra một số tác động bất lợi như phóng đại sinh học, stress oxy hóa và đóng khí khổng. Tuy nhiên, việc áp dụng các chất bảo vệ thẩm thấu có thể giảm thiểu những căng thẳng phi sinh học này và tăng năng suất cây trồng.
Chất điều hòa thẩm thấu Glycine Betaine (GB) là một hợp chất tự nhiên có nguồn gốc từ betaine aldehyde dehydrogenase (BADH). BADH là một enzyme có vai trò đa chức năng trong sản xuất hương thơm, kháng lại các căng thẳng phi sinh học và thẩm thấu và chọn lọc cây chuyển gen không có kháng sinh [31].
GB ngoại sinh làm tăng các thuộc tính trao đổi khí của lá, sắc tố quang hợp và hoạt động chống oxy hóa của cây giống Gossypium hirsutum bị hạn chế bởi muối [32]. GB ngoại sinh ở nồng độ cao cũng làm giảm đáng kể hiện tượng đóng khí khổng và tăng độ dẫn của khí khổng dưới độ mặn 150 mM. Hơn nữa, sự gia tăng mở khí khổng rõ rệt hơn ở những cây được xử lý với nồng độ GB cao hơn so với đối chứng.
Giảm tích tụ Malondialdehyd (MDA)
Glycine Betaine (GB) là một chất chống oxy hóa tự nhiên giúp bảo vệ thực vật khỏi tác hại của căng thẳng. Nó làm giảm thiệt hại oxy hóa bằng cách ức chế sản xuất ROS. Nó cũng tăng cường hoạt động của phenol oxidase và các enzym chống oxy hóa.
Trong lĩnh vực này, GB đã được chứng minh là thúc đẩy sự ra hoa và tăng trưởng ở thực vật. Sự gia tăng tốc độ tăng trưởng chủ yếu là do sự điều chỉnh lại các thông số hình thái và kích hoạt các gen liên quan đến mô phân sinh.
GB đã được chứng minh là giảm thiểu tác động bất lợi của kim loại nặng (HM) đối với sự phát triển của thực vật. HM gây ra việc sản xuất ROS, làm hỏng các ngăn tế bào và cản trở bộ máy quang hợp. GB hoạt động như một chất thẩm thấu và ngăn chặn sự tích tụ ROS trong thực vật dưới áp lực của HM.
Ngoài ra, GB tăng cường hệ thống chống oxy hóa trong thực vật bằng cách kích hoạt biểu hiện gen và tăng hoạt động của các enzyme CAT, POX và SOD. Điều này dẫn đến giảm sự tích tụ MDA, một chỉ số về stress oxy hóa.
Tăng độ đục của lá
Glycine betaine (GB) là một hợp chất hữu cơ loại IV xuất hiện tự nhiên, tích tụ trong tế bào thực vật và động vật và đóng vai trò là chất thẩm thấu chính của chúng. Sự tích lũy của nó làm giảm bớt tình trạng căng thẳng phi sinh học như hạn hán, muối và kim loại nặng bằng cách tăng số lượng sắc tố và bộ máy quang hợp trong thực vật, chiều cao cây và sự phát triển của rễ và thân, cũng như hàm lượng chất diệp lục.
Ứng dụng GB ngoại sinh giúp tăng cường khả năng của thực vật chống lại các tác động có hại của stress cadmium (Cd) bằng cách điều chỉnh các biểu hiện gen để tạo ra các enzyme chống oxy hóa bổ sung và giảm ROS không có cơ sở trong cây lúa mạch đen lâu năm (Lemna gibba L.) [82].
GB cũng thúc đẩy sự phát triển của cây trồng dưới áp lực của muối bằng cách tăng số lượng và hoạt động của các nốt sần trong hạt cải dầu (Brassica oleracea) và quá trình sinh học cố định đạm ở cây lúa (Oryza sativa L.) [163]. Nó cũng có hiệu quả trong việc tăng cường khả năng chịu đựng của cây đậu chickpea (Cicer arietinum L.) đối với stress lạnh bằng cách tăng sự nảy mầm của phấn hoa, khả năng sống sót của tinh trùng và ra hoa [176].
Tăng trưởng lá
Glycine Betaine giúp tăng cường đáng kể sự phát triển của lá, rễ, thân và hoa của cỏ cà ri (Trigonella foenum-graecum L.) dưới tác động của muối, đặc biệt là ở nồng độ thấp 50 mM. Ngoài ra, nó làm tăng các sắc tố quang hợp, hàm lượng nước tương đối, hàm lượng protein và hoạt động chống oxy hóa.
GB cũng làm giảm bớt các tác động tiêu cực của độ mặn đối với cây cỏ cà ri bằng cách tăng các thông số huỳnh quang và quang hợp diệp lục, chẳng hạn như Fv/Fm, trong trường hợp không đóng khí khổng, trong khi nó làm giảm hiệu quả quang hợp khi đóng khí khổng. Hiệu ứng này được trung gian bởi sự ức chế quá trình oxy hóa thiol trong lục lạp, gây ra quá trình quang hô hấp và mất năng lượng trong tế bào.
GB ngoại sinh cũng làm tăng hàm lượng axit amin, bao gồm glutamate, proline, aspartate, serine, arginine, threonine, leucine, valine, isoleucine, methionine và tryptophan, mặc dù nó làm giảm tỷ lệ chuyển đổi và sử dụng chúng.