توصيفگر ها :
آلكالين فسفاتاز خاك , آمينواسيد , فنيل آلانين , درصد بازدارندگي
چكيده فارسي :
آنزيم¬هاي خاك به عنوان كاتاليست¬هاي بيولوژيك فرآيندهاي مهم حياتي خاك، متأثر از شرايط محيطي و زيستي خاك مي باشند و به همين دليل به طور گسترده مورد توجه قرار گرفته اند. فسفومونواسترازها فرآيند معدني شدن فسفر آلي خاك را كاتاليز كرده و فسفر مورد نياز گياه را تأمين مي¬كنند. بنابراين بررسي مهار آن¬ها توسط عوامل متعدد، مانند سموم دفع آفات، پسماندهاي صنعتي، فلزات سنگين و حتي آمينواسيدها حائز اهميت است. مطالعه حاضر به منظور بررسي اثر بازدارندگي آمينواسيد فنيل¬آلانين بر فعاليت آنزيم آلكالين¬فسفاتاز خاك و همچنين اثر حضوركوفاكتورهاي روي و منيزيم بر پاسخ فعاليت اين آنزيم به آمينواسيد فنيل¬آلانين انجام گرفت. در اين مطالعه، تعداد ده نمونه خاك آهكي از مناطق مختلف انتخاب شد و آزمايش¬هاي اوليه جهت تعيين ويژگي¬هاي عمومي خاك¬ها¬ شامل بافت خاك، كربنات كلسيم معادل، كربن آلي، شوري و pH انجام گرفت. در مرحله مقدماتي، مقدار فعاليت آنزيم آلكالين¬فسفاتاز نمونه¬ها بر مبناي سنجش مقدار پارانيتروفنل آزاد شده، توسط دستگاه اسپكتروفتومتر در طول موج 410 نانومتراندازه گيري و بر حسب µgpNP. gsoil-1. h-1 گزارش شد. به منظور بررسي اثر فنيل¬آلانين بر پاسخ آنزيم آلكالين‌فسفاتاز، هر نمونه خاك در سه تكرار با سه سطح غلظت 0، 50 و 100 ميلي¬مولار از فنيل¬آلانين در بازه¬هاي زماني 5/0، 2 و 4 ساعت و در دماي C°25 انكوباسيون شد و مقدار فعاليت اين آنزيم اندازه¬گيري گرديد. ميزان مهاركنندگي نيز با استفاده از شاخص بازدارندگي(IP) محاسبه-گرديد. براي بررسي اثر حضور كوفاكتورهاي روي و منيزيم بر پاسخ اين آنزيم به فنيل‌آلانين، نمونه خاك¬هاي شماره 1 و 7 انتخاب شدند. هر نمونه در ابتدا با غلظت µmol/ml25 محلول كاتيون‌هاي روي و منيزيم تيمار شد و بعد از گذشت 24 ساعت با محلول فنيل‌آلانين mM50 و به مدت 5/0 ساعت در دماي C°25 انكوباسيون تيمار گشت و سپس فعاليت آنزيم آلكالين‌فسفاتاز تعيين شد. يافته¬هاي اين پژوهش نشان داد، اثر بازدارندگي آمينواسيد فنيل¬آلانين بر فعاليت آلكالين‌فسفاتاز خاك تحت تأثير نوع خاك مي¬باشد و در برخي خاك¬ها مهارشوندگي مشاهده شد. همچنين تأثير سطوح غلظت فنيل-آلانين بر فعاليت آلكالين¬فسفاتاز در خاك¬هاي مختلف متفاوت بوده اما در نيمي از خاك¬ها غلظت mM100سبب كاهش فعاليت آلكالين¬فسفاتاز گرديد. در تيمارهاي حاوي فنيل¬آلانين( 50 و 100 ميلي¬مولار) پاسخ فعاليت آنزيم به سطوح مختلف تيمارهاي زماني چندان چشمگير نبود به گونه اي كه اختلاف فعاليت آنزيم بين سطوح مختلف زمان كمتر از 10 درصد بود. بررسي‌هاي رگرسيوني نشان داد، غلظت mM50 فنيل¬آلانين در زمان¬هاي 2 و 4 ساعت با ضريب همبستگي(97/0= rو 98/0= r) سبب تحريك فعاليت آنزيم گرديد در حالي كه در غلظت mM100 در زمان 2 ساعت با ضريب همبستگي(98/0= r) سبب 10% مهار فعاليت آنزيم شد و با افزايش زمان از ميزان مهار كاسته شد. به طوركلي حداكثر مقدار مهار 43/73 % در خاك شماره6 در غلظت mM50 و در زمان 2 ساعت و حداقل مقدار آن 77/0% در خاك شماره 9 و غلظت mM100 و در زمان 4 ساعت مشاهده شد. اثر بازدارندگي فنيل¬آلانين بر فعاليت آنزيم آلكالين-فسفاتاز خاك در شرايط حضور كوفاكتورهاي روي و منيزيم نيز مشاهده گرديد. به طور كلي مي¬توان استنباط نمود اثر بازدارندگي شديدي كه پيش از اين به طور گسترده در انواع بافت¬هاي جانوري و انساني گزارش گرديده در آلكالين فسفاتاز خاك مشاهده نمي¬شود. معهذا در برخي از خاك¬ها بازدارندگي فنيل¬آلانين بر آلكالين¬فسفاتاز خاك كه منشأ ميكروبي دارد مشاهده گرديد. اثر عامل زمان نسبت به اثر نوع خاك اهميت چنداني نداشت.
چكيده انگليسي :
Abstract
Soil enzymes as biological catalysts for important soil vital processes are affected by environmental and biological conditions of soil. So they have been widely considered. Phosphomonoesterases catalyze the process of mineralization of soil organic phosphorus and provide the phosphorus needed by the plant. Therefore, it is important to study their inhibition by various factors, e.g pesticides, industrial wastes, heavy metals and even amino acids. The present study was performed to investigate the possible inhibitory effect of the amino acid phenylalanine (Phe) on the activity of soil alkaline phosphatase (Alk-P) and also the effect of the presence of Zn2+and Mg2+cofactors on the response of enzyme to the Phe. In this study, ten calcareous soil samples were selected from different regions and preliminary experiments were performed to determine the general characteristics of soil including soil texture, equivalent calcium carbonate, organic carbon, ECe and pH. The Alk-P activity of the soil samples were determined based on the amount of 4-nitrophenol released by the spectrophotometer at wavelength 410 nm in terms of µgpNP. gsoil-1. h-1. In order to investigate the effect of Phe on Alk-P response, each soil sample in three replications was treated with three concentrations of 0, 50 and 100 mM of Phe in 0.5, 2 and 4 hours incubated at 25°C and then the activity of this enzyme was measured. The amount of inhibition was also calculated using the inhibition index (IP). The soil samples No. 1 and 7 were selected to investigate the effect of the presence of Zn2+and Mg2+cofactors on the response of this enzyme to the Phe. Each sample was first treated with 25 µmol ml-1of Zn2+and Mg2+cations and after 24 hours was treated with 50 mM Phe solution and incubated for 0.5 hours at 25°C and then the activity of Alk-P enzyme was determined. . Findings of this study showed that the inhibitory effect of the amino acid Phe on the soil Alk-P activity is affected by soil type so that the inhibition was observed in some soils. The effect of Phe concentration levels on the Alk-P activity was not similar in different soils, but in half of the soils, 100 mM concentration reduced the Alk-P activity. In treatments containing (50 and 100 mM) Phe, the response of enzyme activity to different levels of time treatments caused a slight difference., Regression studies showed that concentrations of 50 mM Phe at 2 and 4 hours stimulated enzyme activity (r=0.97 and r=0.98) while at concentration of 100mM in 2 hours caused 10% inhibition (r=0.98) and with increasing time the inhibitory effect was reduced. In general, the maximum amount of inhibition was 73.43% in soil No. 6 at a concentration of 50mM at 2 hours and the minimum amount 0.77% was observed at soil No. 9 at a concentration of 100mM at 4 hours. The results in the second study also, showed the inhibitory effect of the Phe on Alk-P activity of soil even in the presence of Zn2+and Mg2+cofactors. Overall, the severe inhibitory effects of Phe on Alk-P which was already reported for human and animal tissues did not observed in the soil Alk-P however, regardless of time effects soil Alk-P was inhibited to different extents in various soil.
