Date of Award

5-2025

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Horticulture

Department

Integrative Agriculture

First Advisor

Prof. Mohammed Abdul Muhsen Ali Salem Alyafei

Second Advisor

Abdul Jaleel Cheruth

Abstract

The study focused at how silicon nanoparticles (SiNPs; 50 mg/L) affected the growth, photosynthetic efficiency, and biochemical responses of the salt-tolerant halophyte Sporobolus virginicus in four different environments. They are control, high CO₂, UV-B radiation, and a mix of high CO₂ and UV-B. Plants that were treated with SiNPs showed big changes in their shape, such as more biomass, bigger leaf area, and better root systems in all conditions. The use of combined stress treatments caused a big increase in the levels of chlorophyll a, chlorophyll b, total chlorophyll, and carotenoids. As a result, that the plants were better at making food from sunlight and keeping themselves safe from it.

Biochemical experiments indicated that over time, plants that were treated with SiNP had higher amount of total phenols and proline, especially when they were under more stress conditions. At Scale 7 (1.843 absorbance), the phenolic content was greatest. This suggests that there were more antioxidative secondary metabolites that assist protect against abiotic stress. Proline, which is an important Osmo protectant, also progressively increased, reaching 0.642 mg/g at Scale 7. This illustrates how it helps maintain cells' osmotic balance and keeps them safe from damage induced by stress.

In Stage 1 of Treatment 3, pigment analysis showed that the levels of chlorophyll a (0.0209 mg/mL), chlorophyll b (0.0074 mg/mL), total chlorophyll (0.0283 mg/mL), and carotenoid content (1.9677 mg/g FW) were the highest. This was connected to being exposed to UV-B and high levels of CO₂. In Stage 2, the amounts of chlorophyll were generally lower, but the levels of carotenoids were greatest in Treatments 7 and 8, which showed that the protective response was still going on.

Arabic Abstract

تقييم تأثير أول أكسيد الكربون والأشعة فوق البنفسجية- B على نمو نبات سبوروبولوس فيرجينيكوس باستخدام غرف النمو المفتوحة: مقارنة بين النباتات المعالجة وغير المعالجة بجزيئات السيليكون النانوية

أظهرت النتائج أن استخدام جسيمات SiNPs أدى إلى تحسينات ملحوظة في الخصائص المورفولوجية للنبات، شملت زيادة في الكتلة الحيوية، توسع في المساحة الورقية، وتطور أفضل في نظام الجذور، وذلك في جميع المعالجات البيئية. عند التعرض المشترك للإجهاد (CO₂ المرتفع و UV-B) ، سُجلت أعلى تراكيز لكل من الكلوروفيل a والكلوروفيل b والكلوروفيل الكلي والكاروتينات، مما يشير إلى تعزيز قدرة النبات على إجراء التمثيل الضوئي، وتحسين آلياته الدفاعية ضد الإجهاد الناتج عن الضوء.

أظهرت التحاليل البيوكيميائية أن المعالجة ب SiNPs أدت إلى ارتفاع تدريجي في محتوى الفينولات الكلية والبرولين مع زيادة شدة الإجهاد. وسجل أعلى مستوى للفينولات عند المقياس 7 بامتصاصية بلغت 1.843 ، مما يدل على زيادة إنتاج المركبات الثانوية المضادة للأكسدة التي تساعد في الحماية من الظروف البيئية القاسية. كما بلغ محتوى البرولين، الذي يُعد مركبًا أسموزيًا مهمًا يحافظ على توازن الخلايا، 0.642 ملغم/غرام عند نفس المستوى.

في المرحلة الأولى من المعالجة الثالثة، سجلت أعلى تراكيز للكلوروفيل a( 0.0209 ملغم/مل)، الكلوروفيلb (0.0074 ملغم/مل)، الكلوروفيل الكلي ) 0.0283 ملغم/مل(، ومحتوى الكاروتينات ) 1.9677 ملغم/غرام وزن طازج(، نتيجة التعرض المزدوج لأشعة UV-B و CO₂ المرتفع. أما في المرحلة الثانية، فقد لوحظ انخفاض عام في تراكيز الكلوروفيل، بينما استمر ارتفاع تركيز الكاروتينات في المعالجات السابعة والثامنة، مما يشير إلى استمرارية الاستجابة الدفاعية للنبات .

تشير هذه النتائج إلى أن جسيمات السيليكون النانوية لا تساهم فقط في تحسين النمو وكفاءة التمثيل الضوئي في نبات Sporobolus virginicus ، بل تلعب أيضًا دورًا في تعديل النشاط الأيضي، مما يعزز من مقاومة النبات للضغوط البيئية المرتبطة بتغير المناخ. وبذلك، يمكن اعتبار SiNPs وسيلة صديقة للبيئة لدعم النباتات الساحلية والحفاظ على استقرار النظم البيئية في ظل التغيرات المناخية .

Download

Included in

Agriculture Commons

COinS