ارتباط فعاليت پروتئاز و آمينواسيدهاي خاك و توزيع مكاني اكسيدازها در خاك

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي كشاورزي

دكتري

بخش بزرگي از نيتروژن در خاك به شكل آلي حضور دارد. گروهي از منابع نيتروژني در ساختار پيچيده مواد آلي خاك تثبيت مي¬شوند و تركيبات سخت تجزيه پذير را تشكيل مي دهند. اكسيداسيون مواد آلي اولين مرحله تجزيه مي باشد كه توسط آنزيم هاي اكسيداتيو ترشح شده از جمعيت هاي متنوع ميكروبي خاك انجام مي شود. در ادامه، فرآيندهاي بيوشيميايي ديگري مثل فعاليت پروتئوليتيك مسئول تجزيه بيشتر مواد پروتئيني به نيتروژن قابل دسترس براي گياهان و ميكروارگانيسم ها مي باشند. 30 تا 50 % مواد آلي خاك حاوي پروتئين است كه توسط آنزيم هاي پروتئاز به آمينواسيدها و پپتيدهاي كوچك شكسته مي شود. عوامل متعدد زيستي و غير زيستي بر فعاليت پروتئاز، رفتار آمينواسيدها و بازچرخ آنها مؤثر هستند. در بخش اول اين مطالعه اثر تنظيم كنندگي آمينواسيدها بر فعاليت پروتئاز متأثر از تاريخچه مديريت خاك (جنگل تراشي) بررسي شد. دو آمينواسيد آرجينين و هيستدين در غلظت¬هاي µmol g-1 50 و0 با نمونه خاك ها از دو منطقه جنگلي دلورا-زاگرس مركزي در استان چهار محال و بختياري و جنگل مينودشت- البرز در استان گلستان و بخش جنگل تخريب شده آنها، مخلوط و به مدت 40 روز انكوبه شدند. تخريب جنگل طبيعي، فعاليت پروتئاز در نمونه هاي شاهد و تيمار شده با آمينواسيدها را در هر دو منطقه به ميزان %80 – 50 كاهش داد. هرچند تيمار آمينواسيدها بر فعاليت پروتئاز اثر القايي داشت و پاسخ پروتئاز داراي سه فاز سكون، افزايشي و كاهشي در انتهاي دوره انكوباسيون بود. علاوه بر پروتئازها، مجموعه فعاليت ميكروبي (با اندازه گيري هيدروليز فلورسين دي استات به عنوات شاخصي از كل فعاليت ميكروبي) نيز نسبت به افزودن آمينواسيدها افزايش داشته است. در بخش دوم اين مطالعه براي بررسي ويژگي¬هاي خاكي و شرايط اقليمي (رطوبت خاك و دما) بر فعاليت آنزيم هاي هيدروليزكننده نيتروژن، توزيع و غلظت آمينواسيدهاي آزاد در خاك، از پنج منطقه (دانشگاه، تندران، دوتو، دامنه و قلعه) در يك رديف خاكي واقع در غرب استان اصفهان در سه ماه از سال نمونه برداري انجام شد. سايت هاي نمونه برداري تأثير قابل توجهي (001/0 < P) بر فعاليت آنزيم هاي هيدروليز كننده نيتروژن داشتند. همه آنزيم هاي هيدروليز كننده نيتروژن شديداً به تغيير رطوبت خاك حساس بوده و نسبت به افزايش رطوبت پاسخ مثبت نشان دادند. سايت هاي نمونه برداري شديداً بر غلظت آمينواسيدها (001/0 < P) تأثير گذار بودند. اما ماه هاي نمونه برداري اثر (05/0 < P) ضعيف تري داشت. آمينواسيدها در سايت هاي دانشگاه و تندران با كمترين ميزان بارش و بيشترين ميانگين دماي سالانه، بيشترين غلظت را داشتند. علاوه براين، در ماه پر بارش (ماه مي) آمينواسيدها كمترين غلظت را داشتند. اين مطالعه نشان داد كه در اقليم هاي خشك ديناميك نيتروژن شديداً به الگوي رطوبت خاك وابسته است. اندازه گيري آمينواسيدها در سوسپانسيون خاك به دليل ناهمگوني خاك بيانگر جريان و توزيع آمينواسيدها نيست، در بخش سوم از تكنيك آمينوگرافي براي تصوير سازي و تعيين توزيع مكاني آمينواسيدها در ريزوسفر دست نخورده ذرت (Zea Mays L.) استفاده شد. در اين روش، غشاهاي نيتروسلوزي اشباع شده با تركيب ارتو-فتالدهايد، بتا مركاپتوانانول (OPAME) بر سطح خاك-ريشه قرار داده شد. بعد از واكنش تركيب OPAME با آمينواسيدها و توليد تركيب فلورسنس از غشاها عكس برداري زماني شد. بيشترين غلظت آمينواسيدها در نزديكي سطح ريشه و نوك ريشه ها مشاهده شد. آمينواسيدها در فاصله mm 1 از سطح ريشه به سمت خاك توزيع شدندكه با فاصله گرفتن از ريشه غلظت كاهش يافت. تكنيك آمينوگرافي امكان بررسي توزيع غلظت آمينواسيدها را در سطح خاك-ريشه فرآهم مي كند. در محيط پيچيده و ناهمگون خاك عوامل متعددي بر ديناميك نيتروژن آلي از جمله آمينواسيدها و آنزيم هاي هيدروليزكننده نيتروژن تأثير گذارند. بنابراين مطالعات بيشتري در زمينه ديناميك نيتروژن در خاك¬ دست نخورده مورد نياز است. در بخش چهارم اين رساله به اهميت فعاليت آنزيم هاي اكسيداتيو در خاك پرداخته شده است. اندازه گيري فعاليت اكسيداتيو در خاك، به دليل ماهيت واكنش راديكال هاي آزاد، غير اختصاصي بودن آن و اثر ذرات خاك بر واكنش آنزيم-سوبسترا با چالش رو به رو است.

214483

علوم خاك (بيولوژي و بيوتكنولوژي خاك)

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان

بنفشه خليلي

حسين شريعتمداري، مجيد طالبي، سميه قاسمي

فرشيد نوربخش