Skip to main content
SUPERVISOR
Mehran Shirvani,Farshid Noorbakhsh
مهران شیروانی جوزدانی (استاد مشاور) فرشید نوربخش (استاد راهنما)
 
STUDENT
Donia Sanili
دنیا سانیلی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

The response of production and persistence of alkaline and acid phosphomonoesterases to lime application in acidic soils
Phosphomonoesterase belongs to an environmentally important subclass of hydrolases which catalysis the hydrolysis of phospho-esters in soils. It is suggested that application of lime and organic amendments have significantly influenced their activities as well as the ratio of acid- (ACP) to alkaline-phosphomonoesterase (ALP). However, the underlying mechanisms have been remained obscure. We hypothesized that a part of their activity response to the application of lime and organic amendments can be attributed to their production and persistence, and therefore a study was conducted to investigate i) the effects of CaCO 3 (L) and alfalfa residue (P) on the ACP and ALP activities in a 90-days incubation, ii) response of the ACP and ALP production and persistence to application of L and P as a possible underlying mechanism for the enzyme activity responses. An acidic soil was collected from uplands of Guilan Province, northern Iran. In a factorial arrangement of a complete randomized block design, the soil was applied with two levels of CaCO 3 including 0 (L0) and 32 (L1) g kg -1 and two levels of alfalfa residue including 0 (P0) and 10 g C kg -1 . The soils were incubated at 25° C and 50% water holding capacity for 90 days. The soils were destructively sampled at 1, 2, 4, 8, 16, 30 and 90 days and ACP and ALP were measured. The production and persistence indices were calculated accordingly.Results indicated that ACP activity reduced during the early 30 days of incubation followed by a stable 60-days phase. The L and P treatments reduced and increased the ACP activity, respectively. The decreasing trend in ACP activity was markedly observed in the LO treatments while in L1 no significant differences were monitored among the incubation times. Similarly, the decreasing trends was more pronounced in P1 compared to P0 treatment. The response of ACP to P application was much greater in L0 treatment compared to L1. The activity of ALP was drastically decreased in early 30 days and remained constant to the end of the incubation. The application of both L and P significantly increased the ALP activity. The decreasing trend of ALP during the incubation was similarly observed in both L0 and L1 treatments. As suggested for ACP, the ALP was also decreased during the incubation time particularly in P1 treatment. The response of ALP to P application was much greater in L1 than that of L0 treatment. The ACP:ALP ratio was also monitored and it was observed that the ratio has been slightly increased during the incubation. Moreover, the ration was also slightly increased as affected by P application and drastically increased by L application. Correlation studies revealed that the ACP and ALP activities are less associated in the pool data while dividing the data into two compartment of L0 and L1 significantly increased the correlation coefficients. In the second study, we figured out that under L application, unexpectedly, the production of ACP was not decreased. Instead, L application resulted in a much less persistence of the ACP in the soils. Application of P, expectedly increased the production and decreased the persistence of ACP in the soils. The production of ALP was significantly increased in P- and L-applied soils, while its persistence was not affected by L application. Similar to that of ACP, the ALP persistent was also decreased by P application. Overall, it was concluded that decreasing the value of persistence is the possible underlying mechanism for ACP decrease under lime application in acid soils while the enzyme production has no considerable role in describing the response of ACP to lime application. On the other hand increasing the ALP activities in lime-applied acid soils can be described by the fact that lime application cause increase in ALP production. Key Words: Phosphomonoestrases, CaCO 3 , Production and Persistence
فسفومونواسترازها گروه مهمی از آنزیم ها را تشکیل می دهند که هیدرولیز فسفرآلی استری به ارتوفسفات که برای گیاهان و موجودات زنده قابل جذب است را کاتالیز می کنند. تغییرات شرایط شیمیایی خاک از جمله تغییرات، کربن آلی و اسیدیته بر فعالیت فسفومونواستراز ها موثر است. پاسخ آنزیم های اسیدفسفاتاز و آلکالین فسفاتاز به افزودن کربنات کلسیم پیش از این مورد بررسی قرار گرفته است اما اطلاع دقیقی از علل احتمالی وقوع این واقعیت علمی در دست نیست. ارتباط بین کمیت های قابل اندازه گیری چون تولید و دوام آنزیم با پاسخ آنها به شرایط اسیدیته خاک تا کنون مورد توجه قرار نگرفته است. اهداف مطالعه حاضرعبارتند از الف) بررسی اثر کربنات کلسیم و بقایای یونجه و زمان انکوباسیون بر فعالیت اسیدفسفاتاز و آلکالین فسفاتاز و نسبت فعالیت اسیدفسفاتاز به آلکالین فسفاتاز ب) اثر افزودن کربنات کلسیم و بقایای یونجه بر شاخص های تولید و دوام این دو آنزیم به عنوان مکانیسم های پیشنهادی جهت تفسیر تغییرات فعالیت این دو آنزیم . نتایج این پژوهش نشان داد که فعالیت اسید فسفاتاز با گذشت زمان به تدریج کاهش می یابد. این آنزیم به افزودن آهک و بقایای یونجه به ترتیب پاسخ معنی دار کاهنده و افزاینده نشان داد. کاهش با گذشت زمان عمدتا مربوط به تیماربدون آهک بود حال آن که در تیماری که آهک دریافت کرده بود تغییر معنی داری با گذشت زمان مشاهده نشد. همچنین اثر زمان در تیمارهای حاوی بقایای گیاهی به وضوح کاهنده بود حال آن که تیمارهای فاقد بقایای یونجه تفاوت چندانی در زمان های مختلف نشان ندادند. اثر افزاینده بقایای گیاهی بر این آنزیم در هر دو وضعیت حضور و عدم حضور آهک معنی دار بود معهذا در تیمار بدون آهک این اثر شدیدتر بود. رفتار آنزیم آلکالین فسفاتاز نیزتحت تاثیر همان تیمارها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که فعالیت آلکالین فسفاتاز با گذشت زمان به سرعت کاسته می‌شود و در فاصله 30 تا 90 روز پس از شروع انکوباسیون تغییر معنی داری ندارد. همچون اسید فسفاتاز، آلکالین فسفاتاز با افزودن بقایای یونجه افزایش می‌یابد لیکن برخلاف آن، افزودن آهک فعالیت آن را به طور معنی دار افزایش می دهد. کاهش فعالیت آلکالین فسفاتاز با گذشت زمان برخلاف اسید فسفاتاز در هر دو تیمار حاوی آهک و فاقد آهک مشاهده گردید. همچون اسید فسفاتاز کاهش این آنزیم با گذشت زمان تنها در تیمارهایی که بقایای یونجه دریافت کرده بودند معنی دار بود. در تیمارهای فاقد بقایای یونجه، تفاوت معنی داری در زمان های مختلف انکوباسیون مشاهده نشد. پاسخ به افزودن بقایای یونجه در حضور آهک شدید تر از غیاب آهک بود. این بررسی به طور مشابه برای نسبت فعالیت دو آنزیم اسید به آلکالین فسفاتاز نیز انجام شد. نتایج نشان داد روند زمانی اندکی افزاینده است، به علاوه این نسبت در تیماردارای آهک شدیدا کاهش یافت. اما اندکی با افزودن بقایای یونجه افزایش نشان داد. افزودن بقایای یونجه در حضور آهک نتوانست این نسبت را تغییر دهد حال آن که در غیاب آهک، نسبت اسید فسفاتاز به آلکالین فسفاتاز افزایش معنی دار داشت. بررسی همبستگی بین فعالیت این دو آنزیم نشان داد با تفکیک اطلاعات برای دو جامعه فاقد آهک و دارای آهک نسبت به جامعه مجموع، همبستگی افزایش می یابد. در بخش دوم تولید و دوام این دو آنزیم تحت تاثیر افزودن آهک و بقایای گیاهی مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که برخلاف انتظار، تولید اسید فسفاتاز تحت تاثیر افزودن آهک کاسته نشده است، بلکه آهک از دوام این آنزیم در خاک می کاهد. بقایای یونجه نیز تولید اسید فسفاتاز را افزایش و از دوام آن کاستند. رفتار تولید و دوام آلکالین فسفاتاز متفاوت بود. افزودن آهک تولید آلکالین فسفاتاز را افزایش داد ولی بر دوام آن تاثیر معنی داری نداشت. بقایای یونجه نیز همچون اسید فسفاتاز تولید این آنزیم را افزایش و از دوام آن کاستند. به طور کلی می توان نتیجه گیری نمود کاستن فعالیت اسید فسفاتاز در خاک هایی که با آهک تیمار می شوند بیش از آن که برخلاف تصور معمول ناشی از کاهش تولید باشد، ناشی از کاهش دوام این آنزیم است. البته اثر باز دارندگی یون های هیدروکسید براین آنزیم همچنان به عنوان یک مکانیسم مطرح نیاز به بررسی بیشتر دارد. از سوی دیگر پاسخ افزاینده آلکالین فسفاتاز به آهک در خاک های اسیدی، مربوط به افزایش تولید این آنزیم بوده و ارتباطی با دوام آن ندارد. واژه های کلیدی : فسفومونواسترازها، کربنات کلسیم، شاخص تولید و دوام

ارتقاء امنیت وب با وف بومی