توصيفگر ها :
تجزيه لاشبرگ , آنزيم هاي آميدوهيدرولاز , بلوط , كاج , چرخه نيتروژن
چكيده فارسي :
لاشبرگ زيستگاهي متشكل از بقاياي گياهي مرده در كف جنگل است. اين زيستگاه تنها يك انباشت ساده نيست، بلكه به عنوان محيطي براي تكثير ميكروارگانيسمهاو در نتيجه يك منبع تغذيهاي پويا و يك سيستم بازچرخ طبيعي ميباشد. اين پژوهش با هدف بررسي تاثيرپذيري ثابتهاي سينتيكي آميدوهيدرولازهايي چون اورهآز، ال-آسپاراجيناز و ال-گلوتاميناز از پيشرفت مراحل تجزيه در اكوسيستم لاشبرگ درختان بلوط و كاج صورت گرفت. به علاوه پاسخ شاخصهاي ترموديناميكي اورهآز نيز مورد بررسي قرار گرفت. نمونههاي لاشبرگ بلوط و كاج به ترتيب از جنگلهاي بلوط در استان چهار محال و بختياري، روستاي دلورا و جنگل كاج دانشگاه صنعتي اصفهان جمعآوري شدند. نمونههاي لاشبرگ بلوط بر اساس ارزيابيهاي مشاهدهاي ، در چهار مرحله مشخص شامل برگ تازه ، مراحل تجزيه اندك، متوسط و زياد، طبقهبندي شدند، در حالي كه در لاشبرگهاي كاج، تنها دو مرحله شامل برگ تازه و برگ در حال تجزيه، قابل تشخيص بود. پس از اندازهگيري فعاليتهاي آميدوهيدرولازها در تمام نمونههاي لاشبرگ، ثابتهاي سينتيكي شامل Km و Vmax ، با استفاده از روش مايكليس- منتن و به كمك روشهاي خطي سازي لاينويور- برك، ايدي–هافستي و هينز-ولف محاسبه گرديد. نتايج اين پژوهش نشان داد در نمونههاي بلوط فعاليت آنزيمي با گذر از مرحله برگ تازه به مرحله تجزيه اندك افزايش يافت، ليكن اين روند در مراحل بعدي تجزيه مشاهده نشد و فعاليت آنزيمي با ادامه تجزيه روند كاهنده داشت. بنابراين بيشترين فعاليت آنزيمي در مرحله تجزيه اندك مشاهده شد. در برگهاي كاج فعاليت آنزيمي در گذر از مرحله برگ تازه به مرحله لاشبرگ در حال تجزيه كاهش داشت، لذا در نمونههاي كاج بيشترين فعاليت اورهآز در مرحله برگ تازه مشاهده شد. ضرايب تبيين براي هر سه روش خطي سازي محاسبه شد و نتايج نشان داد روش لاينويور-برك از نظر دقت، عملكرد بهتري نسبت به دو روش ديگر داشته است و ميتوان آنرا بهعنوان روش پيشنهادي در تحليل دادههاي سينتيكي اورهآز معرفي كرد. با توجه به مقادير محاسبه شده از روش لاينويور-برك بالاترين مقدار Km در مرحله برگ تازه نمونه هاي بلوط مشاهده شد و با گذر از مرحله برگ تازه به مرحله تجزيه اندك مقدار Km كاهش چشمگيري داشت. در لاشبرگ هاي كاج مقدار Kmبا گذر از مرحله برگ تازه به مرحله لاشبرگ در حال تجزيه افزايش يافت و بالاترين مقدار Km در مرحله لاشبرگ در حال تجزيه مشاهده شد. با توجه به مقادير محاسبه شده از روش لاينويور-برك بالاترين مقدار Vmax در مرحله برگ تازه بلوط مشاهده شد و با پيشرفت تجزيه از مرحله برگ تازه به مرحله تجزيه اندك اين مقدار كاسته شد. در لاشبرگ هاي كاج مقدار Vmax با گذر از مرحله برگ تازه به مرحله لاشبرگ در حال تجزيه كاهش يافت و بالاترين مقدار Km در مرحله برگ تازه مشاهده شد. ضرايب تبيين براي هر سه روش خطي سازي محاسبه شد و نتايج نشان داد روش هينز-ولف از نظر دقت، عملكرد بهتري نسبت به دو روش ديگر داشته است و ميتوان آنرا بهعنوان روش پيشنهادي در تحليل دادههاي سينتيكي ال-آسپاراجيناز معرفي كرد. با توجه به مقادير محاسبه شده از روش هينز-ولف بالاترين مقدار Km در مرحله لاشبرگ كاج در حال تجزيه مشاهده شد. همچنين بالاترين مقدار Vmax در مرحله برگ تازه كاج مشاهده شد. ضرايب تبيين براي هر سه روش خطي سازي محاسبه شد و نتايج نشان داد روش هينز-ولف از نظر دقت، عملكرد بهتري نسبت به دو روش ديگر داشته است و ميتوان آنرا بهعنوان روش پيشنهادي در تحليل دادههاي سينتيكي ال-گلوتاميناز معرفي كرد. با توجه به مقادير محاسبه شده از روش هينز-ولف بالاترين مقدار Km در مرحله برگ تازه كاج مشاهده شد. همچنين بالاترين مقدار Vmax در مرحله برگ تازه كاج مشاهده شد. مقاديرانرژي فعال سازي و ضريب دمايي درمرحله برگ تازه بلوط بيشينه است. پس از آن در برگ هاي L1 به شدت كاهش يافته و آنگاه به تدريج با پيشرفت مراحل تجزيه از L1 به L2 و آنگاه از L2 به L3 افزايش مي يابد. فعاليت آنزيمي آميدوهيدرولازها در مراحل ابتدايي تجزيه لاشبرگ افزايش يافت، ليكن در مراحل بعدي كاهش نشان داد و بيشترين فعاليت در مرحله آغازين مشاهده شد. اين يافتهها با تغييرات پارامترهاي Kmو Vmax همراستا بود.
چكيده انگليسي :
Litter, recognized as a vital layer of dead plant residues on the forest floor, is not merely a simple accumulation but functions as a dynamic nutrient source and a natural recycling system. This study aimed to investigate the influence of decomposition stages on the kinetic constants of amidohydrolases such as urease, L-asparaginase, and L-glutaminase in the litter ecosystems of oak and pine trees. Additionally, the thermodynamic responses of urease were also examined. Oak and pine litter samples were collected from oak forests in Chaharmahal and Bakhtiari Province (Delvara village) and from the pine forest at Isfahan University of Technology, respectively. Based on visual assessments, oak litter samples were categorized into four distinct stages: fresh leaves, slightly decomposed, moderately decomposed, and highly decomposed. In contrast, only two stages—fresh leaves and decomposing leaves—were distinguishable in pine litter.After measuring the amidohydrolase activities in all litter samples, kinetic constants (Km and Vmax) were determined using the Michaelis–Menten model through the linearization methods of Lineweaver–Burk, Eadie–Hofstee, and Hanes–Woolf. The results indicated that, in oak samples, enzymatic activity increased from the fresh leaf stage to the slightly decomposed stage; however, this trend was not observed in later stages of decomposition, as enzymatic activity declined with continued decomposition. Therefore, the highest enzymatic activity was observed at the slightly decomposed stage. In pine leaves, enzymatic activity decreased from the fresh leaf stage to the decomposing litter stage, and the highest urease activity was found in the fresh leaf stage.The determination coefficients (R²) for all three linearization methods were calculated, and the results showed that the Lineweaver–Burk method had superior accuracy compared to the other two methods and could be recommended as the preferred approach for analyzing urease kinetic data. According to the Lineweaver–Burk results, the highest Km value in oak samples was observed at the fresh leaf stage, which decreased significantly from the fresh leaf to the slightly decomposed stage. In pine litter, Km increased from the fresh leaf to the decomposing litter stage, with the highest Km value at the decomposing stage. The highest Vmax value (Lineweaver–Burk method) was observed in fresh oak leaves, which decreased as decomposition progressed from the fresh to the slightly decomposed stage. In pine litter, Vmax also decreased from the fresh leaf to the decomposing litter stage, and the highest Km was found in the fresh leaf stage.The determination coefficients for the three linearization methods were also calculated for L-asparaginase, showing that the Hanes–Woolf method demonstrated higher accuracy than the other two methods and could be proposed as the most reliable method for analyzing L-asparaginase kinetic data. According to the Hanes–Woolf results, the highest Km value was observed in decomposing pine litter, while the highest Vmax occurred in the fresh pine leaves. Similarly, analysis of L-glutaminase kinetic data showed that the Hanes–Woolf method provided the most accurate results among the three methods. The highest Km and Vmax values for L-glutaminase were both found in the fresh pine leaves.The activation energy and temperature coefficient values were highest in fresh oak leaves, sharply decreased in the L1 stage, and then gradually increased as decomposition progressed from L1 to L2 and from L2 to L3. The enzymatic activity of amidohydrolases increased during the initial stages of litter decomposition but decreased in later stages, with the highest activity observed at the onset of decomposition. These findings align with the variations in Km and Vmax parameters, highlighting the crucial role of enzymes in regulating decomposition processes and the nitrogen cycle