夏季には、植物は高温、強い光、干ばつ（水ストレス）、酸化ストレスなど、様々なストレスにさらされます。ベタインは重要な浸透圧調節物質であり、保護的な適合溶質として、植物がこれらの夏のストレスに抵抗する上で重要な役割を果たします。その主な機能は以下の通りです。

1. 浸透制御：
細胞膨圧を維持する:

高温と干ばつは植物の水分喪失を引き起こし、細胞質浸透圧ポテンシャルの上昇（密度の上昇）につながります。その結果、周囲の液胞や細胞壁の吸水力がより強いため、細胞は脱水し、萎縮しやすくなります。ベタインは細胞質に大量に蓄積し、細胞質の浸透圧ポテンシャルを効果的に低下させ、細胞が高い膨圧を維持するのを助けます。これにより、脱水に抵抗し、細胞の構造と機能の完全性を維持します。

液胞浸透圧のバランス：

液胞内には浸透圧を維持するために、大量の無機イオン（K⁺、Cl⁻など）が蓄積しています。ベタインは主に細胞質に存在し、その蓄積は細胞質と液胞間の浸透圧差のバランスを保ち、過度の脱水による細胞質の損傷を防いでいます。

2. 生体分子の保護：
安定したタンパク質構造:

高温はタンパク質の変性と不活性化を容易に引き起こします。ベタイン分子は正と負の電荷（両性イオン性）を持ち、水素結合と水和によってタンパク質の自然な立体構造を安定化させ、高温下におけるミスフォールディング、凝集、変性を防ぎます。これは、酵素活性、光合成における主要タンパク質、そしてその他の代謝タンパク質の機能維持に不可欠です。

保護フィルムシステム：

高温と活性酸素種は、細胞膜（チラコイド膜や細胞膜など）の脂質二重層構造を損傷し、膜の流動性の異常、漏出、さらには崩壊を引き起こす可能性があります。ベタインは膜構造を安定化させ、正常な流動性と選択的透過性を維持し、光合成器官や細胞小器官の完全性を保護します。

3. 抗酸化保護：
浸透圧バランスを維持し、ストレスによる二次的なダメージを軽減します。

抗酸化酵素（スーパーオキシドディスムターゼ、カタラーゼ、アスコルビン酸ペルオキシダーゼなど）の構造と活性を安定化し、植物自身の抗酸化防御システムの効率を高め、間接的に活性酸素種の除去を助けます。
活性酸素種の間接的な除去：

夏の強い日差しと高温は、植物に大量の活性酸素を発生させ、酸化ダメージを引き起こす可能性があります。ベタイン自体は強力な抗酸化物質ではありませんが、以下の方法でその効果を発揮します。

4. 光合成の保護：
高温と強光ストレスは、光合成の中核機構である光化学系IIに重大な損傷を与えます。ベタインはチラコイド膜を保護し、光化学系II複合体の安定性を維持し、電子伝達系の円滑な作動を確保し、光合成の光阻害を軽減します。

5. メチル供与体として:

ベタインは、生体における重要なメチル供与体の一つであり、メチオニン回路に関与しています。ストレス条件下では、メチル基を提供することで、ストレス応答性物質の合成や代謝調節に関与する可能性があります。

要約すると、灼熱の夏の間に、植物に対するベタインの主な機能は次のとおりです。

保水性と耐干性：浸透圧調節により脱水症状と闘う。
耐熱保護：タンパク質、酵素、細胞膜を高温によるダメージから保護します。

耐酸化性：抗酸化能力を高め、光酸化によるダメージを軽減します。
光合成を維持する:光合成器官を保護し、基本的なエネルギー供給を維持します。

そのため、植物は高温や干ばつなどのストレスシグナルを感知すると、ベタイン合成経路（主に葉緑体におけるコリンの二段階酸化を介して）を活性化し、積極的にベタインを蓄積することでストレス耐性を高め、過酷な夏季環境における生存能力を向上させます。一部の干ばつ耐性および耐塩性作物（テンサイ自体、ホウレンソウ、小麦、大麦など）は、ベタインを蓄積する能力が強いです。

農業生産においては、ベタインの外因性散布は、夏の高温や干ばつストレスに対する作物（トウモロコシ、トマト、唐辛子など）の耐性を高めるための生物刺激剤としても使用されています。