甜菜碱如何保护低温下的植物？

甜菜碱是一种重要的季铵化合物，，为植物代谢的次生产物。甜菜碱可以作为渗透物质保持细胞的含水量，并有效地保护蛋白质和生物膜的结构和功能，从而维持细胞的正常生理功能。所以说它与植物的抗逆性关系密切，在低温、干旱、盐等胁迫下，许多植物能通过积累甜菜碱来提高抗逆性。

甜菜碱广泛存在于植物细胞中，需要农作物在逆境胁迫下可合成积累甜菜碱，如甜菜、菠菜、大麦、小麦和高粱等。低温可诱发甜菜碱在植物体内的积累，甜菜碱积累越多，抗寒能力越强。那么甜菜碱是如何保护低温下植物的正常生长的呢？

甜菜碱作为重要的渗透调节物质，在高浓度的情况下，可以通过调节细胞的渗透压能有效维持低温下蛋白质和生物膜的结构和功能。有研究表明，在低温胁迫下，甜菜碱可减轻低温对菠菜叶绿体类囊体的伤害，减轻低温对光合作用的抑制，从而保持较高的光合速率。施用甜菜碱也可以提高玉蜀黍幼苗的抗寒能力，而且抗寒能力随着外施甜菜碱浓度的增加而增加。

此外，植物体内的甜菜碱在低浓度的情况下，不足以起到渗透调节作用，也不可能充当抗氧化剂，此时的甜菜碱起稳定膜的结构和蛋白质功能的作用。甜菜碱本身是季铵化阳离子，可与膜外蛋白上的羧基阴离子相互作用，从而稳定了低温下细胞膜的结构。