甜菜堿由膽堿經(jīng)兩部氧化得到，分別由膽堿單氧化酶（GMO）和甜菜堿醛脫氫酶（BADH）催化。GMO已部分純化定位于葉綠體基質(zhì)中，BADH的主要活性也位于葉綠體基質(zhì)中，但細(xì)胞質(zhì)中也存在少量同工酶。甜菜堿在葉綠體中合成，主要分布在葉綠體和細(xì)胞質(zhì)中。
    甜菜堿具有重要的生理功能，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：①維持細(xì)胞滲透壓當(dāng)受鹽堿或干旱脅迫時，細(xì)胞質(zhì)中積累大量有機(jī)滲透調(diào)節(jié)劑（如甜菜堿），將細(xì)胞質(zhì)中的無機(jī)滲透調(diào)節(jié)劑擠向液泡，使細(xì)胞質(zhì)與細(xì)胞內(nèi)、液泡外環(huán)境維持滲透平衡，這樣避免了細(xì)胞質(zhì)高濃度無機(jī)離子對酶和代謝的毒害。鹽脅迫下植物體內(nèi)甜菜堿的積累是一種有利于植物在脅迫下生長的重要生理現(xiàn)象，其含量與植物耐鹽性呈正相關(guān)。②對酶的保護(hù)作用甜菜堿的溶解度很高，不帶凈電荷，其高濃度對許多酶及其他生物大分子沒有影響，甚至有保護(hù)作用。甜菜堿可以保護(hù)甜菜根細(xì)胞膜，防止熱傷害，提高酶熱變性所需的溫度；可以保護(hù)菠菜類囊體膜抵御冰凍脅迫；解除高濃度鹽對酶活性的毒害；防止脫水誘導(dǎo)的蛋白質(zhì)熱動力學(xué)干擾；對有氧呼吸和能量代謝過程也有良好的保護(hù)作用。③抗鹽的持久性甜菜堿在體內(nèi)能迅速合成和積累到很高濃度，其在生物合成的反應(yīng)中沒有反饋抑制，并產(chǎn)生NAOH。在研究過的150多種代謝物中，甜菜堿是最好的滲透調(diào)節(jié)劑，很低濃度的外源甜菜堿就有良好的作用。當(dāng)脅迫解除后，葉片和根中的脯氨酸含量立即下降，而甜菜堿的含量基本上保持穩(wěn)定。這說明脯氨酸的積累是植物對脅迫的暫時反應(yīng)，而甜菜堿的積累則可能是永久性或半永久性的。甜菜堿代謝緩慢的特點，說明甜菜堿代謝調(diào)節(jié)主要受合成決定。④影響無機(jī)離子的分布大麥在鹽脅迫下可以積累甜菜堿。
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