夏季には、植物は高温、強い光、干ばつ（水分ストレス）、酸化ストレスなど、複数の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および保護適合溶質として、これらの夏のストレスに対する植物の抵抗力において重要な役割を果たします。その主な機能は以下のとおりです。

1. 透過性調節：
細胞の膨圧を維持する：

高温と干ばつは植物の水分損失を引き起こし、細胞質浸透圧の上昇（密度の増加）につながります。これにより、周囲の液胞や細胞壁といった吸水能力の高い部位から細胞が容易に脱水し、萎凋してしまいます。ベタインは細胞質に大量に蓄積することで、細胞質の浸透圧を効果的に低下させ、細胞の高い膨圧を維持するのに役立ちます。その結果、脱水を防ぎ、細胞の構造と機能の完全性を保つことができるのです。

平衡した液胞浸透圧：

液胞には、浸透圧を維持するために、カリウムイオン（K⁺）、塩化物イオン（Cl⁻）などの無機イオンが大量に蓄積される。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ぐのに役立つ。

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や不活性化を容易に引き起こします。ベタイン分子は正負の電荷（両性イオン）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、高温下での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、およびその他の代謝タンパク質の機能を維持するために不可欠です。

保護フィルムシステム：

高温や活性酸素種は、細胞膜（チラコイド膜や形質膜など）の脂質二重層構造を損傷し、膜の流動性異常、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することができます。

3. 抗酸化保護：
浸透圧バランスを維持し、ストレスによって引き起こされる二次的な損傷を軽減する。

抗酸化酵素（スーパーオキシドジスムターゼ、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させ、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る。
活性酸素種の間接的な除去：

夏の強い日差しと高温は、植物体内で大量の活性酸素種を生成させ、酸化損傷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、以下の方法で抗酸化作用を発揮します。

4. 光合成の保護：
高温や強い光ストレスは、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る。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動作を確保することで、光合成の光阻害を軽減することができる。

5. メチル基供与体として：

ベタインは、生体内における重要なメチル基供与体の一つであり、メチオニンサイクルに関与している。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る。

要約すると、猛暑の夏において、植物におけるベタインの主な機能は以下のとおりです。

保水性と耐乾性：浸透圧調節によって脱水症状に対処する。
耐熱保護：タンパク質、酵素、細胞膜を高温による損傷から保護する。

酸化に対する耐性：抗酸化能力を高め、光酸化による損傷を軽減します。
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する。

したがって、植物は高温や干ばつなどのストレス信号を感知すると、ベタイン合成経路（主に葉緑体内のコリンの2段階酸化による）を活性化し、ベタインを積極的に蓄積することで、ストレス耐性を高め、厳しい夏の環境下での生存能力を向上させます。干ばつや塩害に強い作物（テンサイ、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非常に高いです。

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