Skip to main content
SUPERVISOR
Farshid Noorbakhsh
فرشید نوربخش (استاد راهنما)
 
STUDENT
Maryam Geramizadeh naeini
مریم گرامی زاده نایینی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390
Alkaline phosphatase a well known phosphomonoesterase plays a vital role in P mineralization and supplying P to plants and that is of great importance in nutrient cycling and supporting soil fertility. Soil enzymes in general are central to soil biological functionality. Moreover they are quickly and precisely measured and have quick response to soil management practices. Therefore, soil enzymes have received considerable attentions to assess soil biological capabilities. During last few decades many attempts have been made on developing new protocols regarding soil enzyme activity measurements and hence many simple, precise, quick procedures have been consequently developed. However, the debate is still open to make some more improvements in the soil enzyme activity measurement procedures. Simplification of the soil enzyme activity measurement is continually received the attention of soil scientists. In order to simplify the activity measurement of alkaline phosphatase in soil, we hypothesized that toluene addition can be omitted and shaking can result in more consistent results. In particular, toluene is a carcinogenic dangerous chemical and its omission can be very helpful to make the lab environment safer. Therefore the objectives of the study were: i) to replacing toluene addition with shaking and ii) to re-assess the accuracy and consistence of the modified procedure via measuring thermal stability of the enzyme. Twenty two calcareous soils were collected from agricultural soils of Isfahan Province. The soils were air-dried and general soil physical and chemical characterization was performed. Soil alkaline phosphatase was measured by the procedure that is extensively used around the world (Tabatabai and Bremner 1969). The procedure is based on the colorimetric detection of paranitrophenol as a product of de-esterification of para-nitrophenyl phosphate under optimum conditions. The activity of the enzyme was measured again by using shaking as an alternative for toluene addition. Our results indicated that when soil and the solution were shaken during the one hour incubation no significant difference was observed as toluene addition was omitted. Removing toluene addition increased the average of alkaline phosphatase activity in soils and that the coefficient of variation was decreased as shaking was added to the procedure. The values obtained by the newly developed procedure was significantly correlated with the conventional protocol of alkaline phosphatase activity measurement (r=0.76, P 0.001). Thermal stability of the soil enzyme was measured by both methods and our results indicated that significant decrease in the measured activity was observed by both procedures. In both protocols, some parts of the activity was still remained even when pretreatment temperature increased up to 120 °C. Therefore, thermal stability assessment was successfully performed either by the convention or by the simplified method. Overall, we concluded that shaking can be considered as an alternative for toluene application in alkaline phosphatase in calcareous soils. The reliability of the simplified method in acid soil and for acid phosphatase activity measurement warrant further researches. Key words : Alkaline phosphatase, Toluene, Shaking, Thermal stability
از جمله آنزیم‌های مؤثر در چرخه فسفر خاک، آلکالین فسفاتاز است که در تولید فسفر معدنی و شکستن استر‌های فسفری نقش دارد. فعالیت‌های آنزیمی خاک، به دلیل ارتباط آن‌ها با فرایند‌های بیولوژیک، اندازه‌گیری آسان و پاسخ سریع به مدیریت خاک، پتانسیل این را دارند که به عنوان یک ارزیابی بیولوژیکی منحصر به فرد از خاک‌ها، مطرح باشند. طی چند دهه اخیر، علاقه برای اندازه‌گیری فعالیت آنزیم‌های خاک، با استفاده از روش‌های ساده، دقیق، حساس و سریع، افزایش پیدا کرده است. با این وجود دانسته‌هایی در خصوص ساده‌سازی ارزیابی فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز از طریق حذف ماده خطرناک تولوئن و افزودن مرحله تکان دادن حین انکوباسیون، در دست نیست. مطالعه اخیر با هدف ساده‌سازی اندازه‌گیری فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز در خاک‌های هوا خشک انجام شد، همچنین مقایسه پایداری حرارتی فعالیت آلکالین فسفاتاز به کمک دو روش استاندارد و روش ساده شده به عنوان کاربردی برای روش تدوین شده جدید، مورد مطالعه قرار گرفت. به طور متوسط، در بررسی اثر متقابل تکان دادن حین انکوباسیون و تولوئن در 22 نمونه خاک مورد مطالعه، بین حضور و عدم حضور تولوئن در انکوباسیون ثابت، تفاوت معنی‌داری وجود داشت. به طوری‌که حذف تولوئن در انکوباسیون ثابت، فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز را افزایش داد. با تکان دادن مخلوط واکنش حین انکوباسیون، بین حضور و عدم حضور تولوئن تفاوت معنی‌داری وجود نداشت. حذف تولوئن در مقایسه با حضور تولوئن، میانگین فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز را در خاک‌های مورد مطالعه افزایش داده است، در حالی‌که درصد ضریب تغییرات، با حذف تولوئن از مراحل آزمایش کاهش داشت. همچنین تکان دادن حین انکوباسیون، با وجود افزایش میانگین فعالیت آلکالین فسفاتاز در خاک‌های مورد بررسی، درصد ضریب تغییرات کمتری را نسبت به انکوباسیون ثابت نشان داد. روش معمول اندازه‌گیری فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز (روش طباطبایی و برمنر(1969) ) با روش پیشنهادی اندازه‌گیری فعالیت این آنزیم ( روش معمول با حذف تولوئن و افزودن مرحله تکان دادن حین انکوباسیون)، همبستگی مثبت و معنی‌داری ( *** 76/0 = r) داشت. نتایج بررسی پایداری حرارتی آنزیم آلکالین فسفاتاز اندازه‌گیری شده به هر دو روش معمول و پیشنهادی، کاهش فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز را با افزایش دما نشان داد. در هر سه خاک مورد مطالعه ( خاک شماره 1، شماره 10 و شماره12)، تنها بخشی از فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز با افزایش دما از دست رفت. در هر دو روش اندازه‌گیری فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز، این آنزیم حتی در دمای 120 درجه سانتی‌گراد هم فعالیت داشت که نشان‌دهنده پایداری حرارتی فعالیت این آنزیم بود. بنابراین تغییر روش تأثیری بر نتایج سنجش پایداری حرارتی فعالیت آلکالین فسفاتاز نداشت. نتایج حاصل از مطالعه اخیر نشان داد که می‌توان در خاک‌های مورد مطالعه، فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز را بدون حضور ماده سمی و خطرناک تولوئن به شرط افزودن مرحله تکان دادن حین انکوباسیون، اندازه‌گیری کرد. واژه‌های کلیدی : آلکالین فسفاتاز، تولوئن، تکان دادن حین انکوباسیون، پایداری حرارتی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی