Date of Award

11-2025

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Molecular Biology and Biotechnology

Department

Biology

First Advisor

Synan AbuQamar

Second Advisor

Khaled El-Tarabily

Abstract

Plants are constantly challenged by environmental stresses that restrict their growth and productivity. In the United Arab Emirates (UAE), soil salinity is a critical barrier to agriculture, particularly for tomato (Solanum lycopersicum), which is highly sensitive to moderate salinity levels (>2.5 dS m⁻¹). This study explored the potential of plant growth–promoting rhizobacteria (PGPR), especially actinobacteria, to enhance salt tolerance in tomato. The objective was to evaluate the effects of rhizosphere-competent (RC) and non-rhizosphere-competent (NRC) PGPR on plant physiology and yield in saline sandy soils. Actinobacterial strains were isolated from the tomato rhizosphere and screened to produce 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC) deaminase (ACCD) and plant growth regulators (PGRs). Greenhouse trials under salt stress (200 mM NaCl) examined morphological, physiological, and biochemical responses. Among the isolates, strain #36 (an efficient PGR-producer) and RC isolate #53 (an efficient ACCD producer) were tested individually and in combination. Inoculation with actinobacterial consortia markedly improved shoot and root growth compared with uninoculated controls, with RC consortia consistently outperforming NRC strains under both normal and saline conditions. Strain #36 enhanced growth and photosynthetic efficiency, while its combination with strain #53 provided superior stress tolerance, reducing endogenous ACC levels threefold. This study is the first to demonstrate the synergistic role of RC actinobacterial consortia in alleviating salt stress in tomato. The findings highlight their promise as bioinoculants for sustainable agriculture. By uncovering the mechanisms of PGPR-mediated salinity tolerance, the research offers valuable insights for developing bioinoculant-based strategies to strengthen food security and agricultural sustainability in the UAE.

Arabic Abstract

دراسة أثر البكتيريا الجذرية المعزولة من تربة الإمارات العربية المتحدة على تحفيز نمو النبات والقدرة على تحمل الملوحة

تواجه النباتات ضغوطًا بيئية تؤثر سلبًا على نموها وتطورها. تُعد ملوحة التربة آفة للإنتاجية الزراعية في دولة الإمارات العربية المتحدة، حيث تؤثر - بشكل خاص - على أصناف الطماطم (Solanum lycopersicum) التي تظهر حساسية للمستويات المعتدلة من الملوحة (dS m⁻¹) ، مما يؤثر على المحصول وجودته. تُعنى هذه الرسالة بدراسة إمكانيات البكتيريا المعززة لنمو النبات (PGPR) ، وخاصة الأكتينوبكتيريا، في تعزيز تحمل النبات للملوحة. ان الهدف من هذ البحث هو دراسة تأثير الأكتينوبكتيريا المعززة لنمو النبات ذات الكفاءة غير الجذرية (NRC) وتلك ذات الكفاءة الجذرية (RC) على فيسيولوجية وإنتاجية نباتات الطماطم المزروعة في التربة الرملية المالحة . تم تقييم سلالات الأكتينوبكتيريا المأخوذة من جذور نباتات الطماطم من حيث قدرتها على إنتاج إنزيم 1 -أمينو سيكلوبروبان-1 -حمض الكربوكسيليك (ACC) دي أميناز (ACC deaminase) ومنظمات نمو النبات (PGRs) . وقد تم عزل البكتيريا المعززة لنمو النبات من التربة المالحة منخفضة الخصوبة في دولة الإمارات، وإجراء تجارب في البيوت البلاستيكية بملوحة (200 mM NaCl) لتقييم الاستجابات المورفولوجية والفيس يولوجية والكيميائية الحيوية. والجدير بالذكر أنه سيتم فحص العزل الفردي رقم 36 (المُنتج لمنظمات نمو النبات بقوة)، وبالاضافة الى العزلة رقم 53 )المُنتجة لانزيم ACC deaminase) لاستقصاء مساهمتهما في تعزيز تحمل الملوحة . أدى تلقيح النباتات بمجموعات الأكتينوبكتيريا إلى زيادة ملحوظة في طول ال ساق وكتلة الأوراق والجذور مقارنةً بالنباتات غير المعالجة؛ إذ كانت المجموعات ذات الكفاءة الجذرية (RC) متفوقة نسبيًا على تلك غير الجذرية (NRC) تحت الظروف الطبيعية والملوحة. حسنت العزلة رقم 36 وبشكل واضح نمو النبات والمعايير الأساسية لعملية التمثيل الضوئي، مما عزز تركيبه مع العزلة رقم 53 مقاومة النبات لإجهاد الملوحة، كما يتضح من الانخفاض بمعدل ثلاثة أضعاف في مستويات ACC الداخلية . تُعد هذه الدراسة الأولى من نوعها التي تُظهر التأثير التآزري لمجموعات الأكتينوبكتيريا ذات الكفاءة الجذرية في التخفيف من إجهاد الملوحة في نباتات الطماطم، مما يبرز إمكانيتها كمُ حفِّ زات حيوية للزراعة المستدامة. تُسهم هذه الدراسة في سد فجوة بحثية حاسمة من خلال توضيح الآليات الكامنة وراء تحمل النبات للملوحة بوساطة البكتيريا المعززة لنموه، مما يوفر رؤى جديدة لتطوير استراتيجيات حيوية لتحسين الأمن الغذائي واستدامة الزراعة في دولة الإمارات العربية المتحدة

Download

Included in

Biology Commons

COinS