甜菜碱是一种季铵型生物碱，普遍存在于动植物体内，为代谢的次生产物，独特的分子特性使其既具有极性，又具有非极性；即可以与生物大分子，如酶或蛋白质复合物的亲水区结合，同时也可以与疏水区结合，在高等植物体内是一种重要的非毒性渗透调节物质。

研究表明，一些重要的作物如水稻、烟草和番茄等不能合成甜菜碱，而小麦和玉米等作物合成甜菜碱的能力也较低。将甜菜碱合成的相关基因导入没有甜菜碱合成途径的植物以提高其抗逆性的研究越来越受到重视，并且显著提高转基因植物的抗逆性。前期的研究结果表明，甜菜碱能减轻高温等环境胁迫对光合作用的抑制。

甜菜碱具有在渗透胁迫条件下稳定生物大分子的结构和功能，同时还能降低逆境条件下渗透失水对细胞膜、酶及蛋白质结构与功能的伤害，从而提高植物对各种胁迫因子的抗性，以及稳定三羧酸循环关键酶和末端氧化酶类、光系统Ⅱ、外周多肽等多种生理功能，对在植物在生长过程中经常会受到干旱、盐碱、寒冷等不良环境的影响下，维持呼吸作用和光合作用的正常进行具有重要的生理意义。

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