Skip to main content
SUPERVISOR
Farshid Noorbakhsh,Amirhossein Khoshgoftarmanesh
فرشید نوربخش (استاد راهنما) امیرحسین خوش گفتارمنش (استاد مشاور)
 
STUDENT
Zahra Khanmohadi
زهرا خان محمدی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1384

TITLE

ED50 and Inhibition Index Approaches to Evaluate Alkaline Phosphatase Sensitivity to Cadmium Toxicity under Saline Condition
Protection of soils against contamination is a major principle of long-run productivity and sustainable agriculture. Heavy metals including Cd negatively influence the soil community structure and microbial activities and hence, affect soil health. Soil enzyme activities have been frequently used as soil bio-indicators of soil quality. Phosphatases play a vital role in P mineralization and consequently in plant nutrition. The enzymes are also adversely affected by salinity. Ecological Dose 50 (ED 50 ), the concentration that results in a 50% reduction in a biological function has been used as a quantitative index of toxicity. The objective of this study was to study the additive effects of salinity on Cd toxicity on soil alkaline phosphatase. In order to study the effects of salinity on ED 50 and Inhibition percent of Cd on soil alkaline phosphatase two contrasting soils were sampled. Soil samples include a calcareous (Shervedan) and an acidic (Langroud) soil. Soils were air-dried, passed through a 2-mm sieve and were artificially salinized by NaCl to achieve electrical conductivities 13, 18 and 28 dS m -1 . The soils then were contaminated with varying concentrations of Cd 0, 3, 10, 50, 100, 300, 700, 1000 and 5000 mg Cd/kg. Soils were incubated at 25 °C and 50% water holding capacity for 3 and 60 days and at the end of the incubation period, soil alkaline phosphatase was determined by determining p -nitrophenol released. Furthermore, NH 4 NO 3 -extractable Cd was also measured by atomic adsorption spectroscopy. Two kinetic models (models 1 and 2) and a sigmoid dose response curve (model 3) were fitted to the data. Results indicated that Langroud soil had significantly greater Cd concentrations. Salinity enhanced the extractable Cd concentration. Longer incubation period increased the extractable Cd concentration and resulted in lower alkaline phosphatase activity. The enzyme activity significantly decreased as the applied Cd concentration increased. A more pronounced reduction in the enzyme activity was observed as salinity increased. In Shervedan soil, kinetic based models 1 and 2 were satisfactory for 60 and 3 days of incubation, respectively. The ED 50 values calculated by models 2 and 3 were decreased as the salinity increased. In lordegan soils, neither of the models could calculate ED 50 values. The inhibition percent was consistently greater in Langroud soil and enhanced in the both soils as soils were salinized. Overall, we found out that Cd ia a limiting factor for P mineralization in soils and salinity can enhance the toxicity of Cd on alkaline phosphatase. This finding supports the hypothesis suggesting that salinity additively increase the Cd toxicity on soil alkaline phosphatase.
حفظ باروری خاک‌ها و در عین حال آلوده نکردن آن‌ها امری ضروری در جهت تولید دراز‌مدت و کشاورزی پایدار می‌باشد. فلزات سنگین نظیر کادمیوم اثرات منفی بر ترکیب و فعالیت میکروبی خاک دارند. فعالیت‌های آنزیمی یکی از مهم‌ترین معیارهای ارزیابی اثرات فلزات سنگین بر کیفیت بیولوژیکی خاک می‌باشند. فسفاتازها از جمله آلکالین فسفاتاز در معدنی کردن فسفر آلی و تغذیه گیاه نقش دارند. فعالیت آنزیم‌ها در خاک‌های شور کاهش می‌یابد. به منظور تعیین تأثیرات آلوده‌کننده‌ها بر فرآیندهای حاصل از عملکرد میکروب‌ها در خاک، مفهوم شاخص اکولوژیکی ED 50 توصیه شده است. این شاخص غلظتی از ماده سمی است که یک فرآیند فیزیولوژیکی حاصل از عملکرد میکروب‌ها را به میزان 50 درصد باز می‌دارد. ED 50 با استفاده از مدل‌های ریاضی سینتیکی و سیگموییدی محاسبه می‌شود. این مطالعه با هدف بررسی اثرات افزاینده شوری بر سمیت کادمیوم و بازتاب آن در شاخص ED 50 انجام شد. به این منظور از یک خاک آهکی (شرودان) و یک خاک اسیدی (لنگرود) استفاده شد. نمونه‌های خاک پس از خشک شدن در هوا و عبور از الک 2 میلی متری با استفاده از نمک کلرید سدیم برای رسیدن به قابلیت هدایت الکتریکی 13، 18 و 28 دسی زیمنس بر متر شور شدند. سپس غلظت‌های 0، 3، 10، 50، 100، 300، 700، 1000 و 5000 mg Cd kg -1 به خاک‌های با شوری طبیعی و خاک‌های شور شده افزوده شد. نمونه‌های خاک به مدت 3 و 60 روز در دمای 20 درجه سانتی‌گراد و رطوبت معادل 50 درصد ظرفیت نگهداشت آب در خاک در سه تکرار نگهداری شدند. فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز بر مبنای سنجش پارانیتروفنل اندازه‌گیری شد. برای محاسبه ED 50 از دو مدل سینتیکی (مدل‌های 1 و 2) و یک مدل سیگموییدی (مدل 3) استفاده شد. مدل 1 و 2 به ترتیب بازداشته شدن کامل و جزئی فعالیت آنزیم به وسیله غلظت کادمیوم را توضیح می‌دهند. غلظت کادمیوم عصاره‌گیری شده با نیترات آمونیوم در خاک لنگرود بیش از خاک شرودان بود و افزایش شوری تا سطوح 13، 18 و 28 دسی زیمنس بر متر سبب افزایش غلظت کادمیوم قابل عصاره‌گیری با نیترات آمونیوم شد. طولانی شدن مدت نگهداری موجب افزایش غلظت کادمیوم عصاره‌گیری شده با نیترات آمونیوم و کاهش فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز شد. اضافه کردن کادمیوم به خاک نیز سبب افزایش کادمیوم قابل عصاره گیری با نیترات آمونیوم و کاهش فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز شد. کاهش فعالیت آنزیم زمانی‌که خاک‌ها شور بودند، بسیار بیشتر بود. مقدار فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز در خاک شرودان بیش از خاک لنگرود بود.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی