Date of Award

6-2023

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Horticulture

Department

Integrative Agriculture

First Advisor

Shyam Kurup

Second Advisor

Mohammed Alyafei

Abstract

The UAE’s vision to reach space dates to 1976 when Sheikh Zayed Bin Sultan Al Nahyan met with the National Aeronautics and Space Administration (NASA) Apollo group; this meeting marked the first attempt of UAE to enter the field of space science. The UAE is currently one of the top countries executing space missions and research. This research focuses on the biochemical characterization of date palm seeds that are sent to the International Space Station (ISS) in outer space. The research methodology involves biochemical analysis of seeds maintained under two different environmental conditions-microgravity and standard gravity. In total, 30–45 seeds were sent to the ISS, with 10-15 seeds each of Lulu, Majdool, and Mesalli varieties. The seeds were sent aboard a space vehicle launched by NASA to the ISS and were maintained under microgravity for 6 months; however, seeds from the same varieties were maintained under standard gravity for accurate comparative analysis. Germination studies showed loss of viability in seeds stored under microgravity, whereas those stored under standard gravity commenced germination on day 7 in germination media and showed 100% germination. Biochemical analysis revealed that compared with seeds stored under standard gravity, a significant decrease in protein content was observed in seeds exposed to microgravity. Catalase activity did not differ significantly between seeds stored under microgravity and standard gravity. The proline content in Mesalli seeds stored under standard gravity was significantly higher than that in Lulu and Majdool seeds. In contrast, all seed varieties stored under microgravity showed a significant decrease in proline content. The α-amylase activity in Lulu seeds stored under standard gravity was significantly higher than that in Majdool and Mesalli seeds. However, the α-amylase activity was not significantly reduced in any of the varieties exposed to microgravity. Space farming would be a large step toward accomplishing food security, and the current research provides significant information in this context. This research highlights the fate of different metabolites under microgravity in monocotyledon species, such as date palm, and the mechanism by which microgravity affects the shape, color, and enzymatic activity of date palm seeds.

Arabic Abstract

تعود رؤية الإمارات للوصول إلى الفضاء إلى عام 1976 ، عندما التقى الشيخ زايد بن سلطان آل نهيان بمجموعة ناسا أبولو، كانت المحاولة الأولى لوضع الإمارات في مجال علوم الفضاء. تعد الإمارات الآن واحدة من أفضل الدول التي تنفذ مهام وأبحاث فضائية. يركز البحث الحالي على التوصيف الكيميائي الحيوي لنمو بذور/شتلات نخيل التمر المحفوظة في الجاذبية الدقيقة في الفضاء الخارجي. تتضمن منهجية البحث تحليلاً كيميائياً حيوياً للبذور المحفوظة في ظرفين بيئيين مختلفين، أي الجاذبية الصغرى والجاذبية الأرضية. تم إرسال من ثلاثون إلى خمسة وأربعين بذرة إلى محطة الفضاء الدولية بواقع 10-15 بذرة لكل من الأصناف التالية: لولو، مجدول، والمسالي من خلال المركبة الفضائية التي أطلقتها ناسا، الولايات المتحدة الأمريكية. تم الاحتفاظ بنسخ من نفس البذور من الأصناف المذكورة أعلاه عند انعدام الجاذبية لإجراء مقارنة دقيقة في التحليل. تم الحفاظ على البذور المرسلة إلى محطة الفضاء الدولية في حالة الجاذبية الدقيقة لمدة 6 أشهر، بينما بقيت المجموعة الأخرى تحت الجاذبية الطبيعية على سطح الأرض. أظهرت دراسات الإنبات فقدان الصلاحية في بذور الجاذبية الصغرى بينما بدأت البذور المخزنة في الجاذبية بالإنبات في اليوم السابع في وسط الإنبات بنسبة إنبات 100٪. أظهرت التحاليل البيوكيميائية تغيرات معنوية في محتوى البروتين في بذور الجاذبية الصغرى مقارنة ببذور الجاذبية، حيث كان هناك انخفاضاً معنوياً في محتوى البروتين في تلك البذور. في تجربتنا، كان نشاط الكاتليز على نفس المستوى في كل من الجاذبية الصغرى وبذور الجاذبية، بدون فروق معنوية بين البذور من كلا الظرفين البيئيين. في حالة محتوى البرولين في بذور المسالي تحت الجاذبية كان مرتفعاً بشكل معنوي بالمقارنة مع قيم اللولو والمجدول. كان من المثير للاهتمام ملاحظة أن بذور جميع الأصناف المعرضة لظروف الفضاء الخارجي أظهرت انخفاضاً ضا كبيراً في محتوى البرولين. فيما يتعلق بنشاط الألفا أمايليز في بذرة اللولو في حالة الجاذبية الأرضية، كان النشاط مرتفعاً بشكل ملحوظ عند مقارنته بالمجدول والمسالي. ومع ذلك، فإنه تحت ظروف الفضاء، لم يكن هناك انخفاض كبير في نشاط الألفا أمايليز في جميع الأصناف. تعد الزراعة الفضائية خطوة كبيرة إلى الأمام في تحقيق الأمن الغذائي وفي هذا السياق، يكتسب البحث الحالي أهمية أكبر. يلقي هذا البحث الضوء على مصير مختلف نواتج عمليات الأيض في ظل ظروف الجاذبية الصغرى في الأنواع النباتية أحادية الفلقة مثل نخيل التمر وأفضل طريقة يمكن تنظيمها بشكل مناسب في الرحلات الفضائية اللاحقة للحفاظ على حيوية البذور.

Download
COinS