Skip to main content
SUPERVISOR
Farshid Noorbakhsh
فرشید نوربخش (استاد راهنما)
 
STUDENT
Zohre Mohammadi feshkelposhte
زهره محمدی فشکل پشته

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

The Assay of L-glutaminase Activity in Plant Residues, Forest Litters and Organic Fertilizers
Management of plant residues and organic matters is one of the most important ways to improve soil fertility in sustainable agriculture. Decomposition of organic wastes supplie necessary elements to plants via mineralization processes. Nitrogen defficiency limits plant growth. Nitrogen Mineralization provide plants and other organisms with available N and hence plays an important role in plant nutrition, reducing deficiency symptoms and ecosystem functioning. L-glutaminase mineralizes nitrogen with catalyzing breaking of non-peptide C-N linkage i L-glutamine amino acid. This results in changing L-glutamine to L-glutamic acid and ammonium. This study aims to : 1) identify the optimum conditio of the assay of L-glutaminase activity for plant residues, forest litters and organic ammendments, 2) study the effect of air-drying and freezing of plant residues o L-glutaminase and 3) determine the kenetics and thermodynamics parameters of L-glutaminase in plant residues. For these purposes, Acer velotonium and Gleditschia caspica litters , cow manure and sewage sludge were sampled. Fresh residues were pulverised then kept at 4 °C. Freezed residues were amended with liquid nitrogen and kept at 4 °C temprature. Litters , fertilizer and a part of plant residues were air-dried at room tempratore, passed through a 1mm sieve and kept at 4 °C . The effect of incubation time, sample amount, incubation pH, incubation temperature and substrate concentratio were studied. In plant residue, we studied the effect of freezing and air-drying on L-glutaminase activity. Then, kinetics and thermodynamics parameters were determined. Linear transformatio of michaelis-menten equation including lineweaver-Burk, Eidie-Hofstee and Hones-wolf were used. Arhenius and Eyring equations were performed for determining the activation energy and activation enthalpy ,respectively. The optimum conditions of L-glutaminase activity assay were, 2 hours of incubation time at 37 °C, 0.1g sample amount, pH=10 and 50mM substrate concentration. Freezing and airdrying decreased L-glutaminase activity in plant residues and airdrying decreased L-glutaminase activity more than the freezing. The maximum velocity of L-glutaminase activity was ranged from 117.7 to 3611.6 µg NH 4 -N g -1 h -1 . The K m values varied from 11.1 to 83.3 mM. The activation energy ranged 28 to 68 kJlmol for cow manure and airdried alfalfa, respectively. The minimum and maximum enthalpy of activation found in cow manure and airdried alfalfa, respectively. The average of Q 10 values were ranged from 1.27 to 2.32. The method used in determination of L-glutaminase activity in soil samples can be used in organic materials with minimum modifications. The responses of materials of different origin to incubation conditions were dissimilar, similar responses were observed in each type including plant residues, organic fertilizers and forest litters. Keywords : L-glutaminase, Kinetics and thermodynamics, Plant residue, Forest litter, Organic fertilizers.
حفظ حاصلخیزی خاک، کلیدی برای کشاورزی پایدار است. مدیریت پسماندهای گیاهان و برگرداندن آن ها به خاک از عوامل ضروری حفظ حاصلخیزی برای کشاورزی پایدار می باشد. تجزیه ی مواد آلی در خاک، عامل بسیار مهمی در بازچرخ عناصر غذایی ضروری است. یکی از منابع تأمین نیتروژن به عنوان محدودکننده ترین عنصر در رشد گیاه، تجزیه ی مواد آلی است. پس از آن که آریل آمیداز و پروتئازها اسیدآمینه را از سایر بخش های مواد آلی جدا کرد گروهی از آنزیم ها به نام آمیدوهیدرولاز، اسیدآمینه ی حاصل را به نیتروژن معدنی تبدیل می کنند. یکی از مهم ترین آمیدوهیدرولازها، ال-گلوتامیناز است. ال-گلوتامیناز، ال-گلوتامین را به ال-گلوتامیک اسید و آمونیاک هیدرولیز می کند. از آن جا که علاوه بر میکروارگانیسم ها گیاهان نیز ال-گلوتامیناز تولید می کنند، تدوین روشی مناسب برای سنجش فعالیت ال-گلوتامیناز در بسترهای آلی ضروری به نظر می رسد. مواد آلی مورد آزمایش شامل سه گروه بقایای گیاهی، لاشبرگ های جنگلی و کودهای آلی بود. از بین بقایای گیاهی ذرت و یونجه، لاشبرگ های جنگلی افرا و لیلکی و کودهای آلی کود گاوی و لجن فاضلاب انتخاب شدند. عوامل مؤثر بر فعالیت آنزیم مانند زمان انکوباسیون، مقدار نمونه،pH بافر، دمای انکوباسیون و غلظت سوبسترا مورد بررسی قرار گرفتند. هم چنین برای بررسی اثر انجماد و هواخشک شدن، فعالیت آنزیم ال-گلوتامیناز تحت شرایط تازه، منجمدشده و هواخشک شده در بقایای گیاهی اندازه گیری شد. سپس پارامترهای سینتیکی و ترمودینامیکی (K m ، V max ، E a و ?H a ) آنزیم ال-گلوتامیناز با معادلات لاین ویور-برک، ایدی-هافستی، هانس-ولف، آرنیوس و ایرنیگ محاسبه شد. برای سنجش فعالیت ال-گلوتامیناز در بقایای گیاهی، لاشبرگ های جنگلی و کودهای آلی بهترین زمان 2 ساعت، مناسب ترین مقدار نمونه 1/0 گرم، بهترین دمای انکوباسیون 37 درجه ی سانتی گراد و غلظت سوبسترای کافی 50 میلی مولار بود. هم چنین منجمدشدن و هواخشک شدن باعث کاهش فعالیت آنزیم ال-گلوتامیناز شد و این کاهش بر اثر هواخشک شدن به مراتب بیش تر از منجمدشدن بود. بیش ترین تمایل آنزیم به سوبسترا در لاشبرگ های جنگلی و کم ترین مقدار آن در گروه بقایای گیاهی مشاهده شد. کم ترین سرعت فعالیت آنزیم ال-گلوتامیناز در کود گاوی و بیش ترین مقدار آن در یونجه ی تازه مشاهده شد. مقادیر انرژی فعال سازی از 28 در کودگاوی تا68 کیلوژول بر مول در یونجه ی هواخشک شده متغیر بود. کم ترین و بیش ترین آنتالپی فعال سازی نیز به ترتیب به کود گاوی و یونجه ی هواخشک شده اختصاص یافت. با افزایش دما، تفاوت ضرایب دمایی در مواد آلی متفاوت کاهش یافت، به طوری که پاسخ دمایی آنزیم ال-گلوتامیناز در دماهای کم تر شدیدتر بود. نتایج این پژوهش نشان داد که با اندکی تغییر در روش سنجش ال-گلوتامیناز در خاک، می توان از آن برای اندازه گیری فعالیت این آنزیم در بسترهای آلی استفاده کرد. هم چنین آنزیم های موجود در مواد آلی مشابه ، پاسخ شبیه به هم دارند. کلمات کلیدی: ال-گلوتامیناز، سینتیک و ترمودینامیک، بقایای گیاهی، لاشبرگ های جنگلی، کودهای آلی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی