بخشی از مقاله
مقدمه
مدیریت پسماندهای گیاهان و برگرداندن آنها به زمینهای زراعی از عوامل ضروری مدیریت حاصلخیزی برای کشاورزی پایدار میباشد. بخش آلی خاک در تولید انرژی، سوبسترا و تنوع بیولوژیکی لازم برای پایدار نگهداشتن فعالیتهای متعدد در خاک، نقش حیاتی دارد. همچنین مجموع فعالیتها و فرآیندهای انجام شده در یک خاک مشخص، تنها زمانی میتواند از سطح مطلوبی برخوردار باشد که ساخت و تولید آنزیمهای مختلف از منابع گوناگون که مهمترین آن تودهی زندهی میکروبی است، همواره صورت پذیرد. بقایای گیاهی از منابع اولیهی تأمین ماده آلی خاک است که در بسیاری از سیستمهای کشاورزی به خاک اضافه میگردد. موجودات ریز خاک از بقایای گیاهان بهعنوان منبع کربن و انرژی استفاده میکنند که در نتیجهی آن در شرایط هوازی دیاکسیدکربن، ترکیبات معدنی و مولکولهای آلی موجود در هوموس تولید میشود. بقایای گیاهی بهعلت دارا بودن مقادیر فراوان عناصر غذایی، در چرخهی این عناصر نقش مهمی دارند.
آنزیم ال -گلوتامیناز - ال-گلوتامین آمیدوهیدرولاز - EC 3.5.1.2 نوعی آمیدوهیدرولاز است که هیدرولیز ال-گلوتامین را به آمونیاک و ال-گلوتامیکاسید کاتالیز میکند. این هیدرولاز اختصاصی بوده و پیوندهای کربن-نیتروژن غیرپپتیدی را در آمیدهای خطی میشکند. ال-گلوتامیناز از جمله آنزیمهای مهم در چرخهی نیتروژن است که در تأمین نیتروژن مورد نیاز گیاهان نقش مهمی ایفا میکند. فعالیت آنزیم ال-گلوتامیناز در خاک برای اولین بار توسط گالستین و ساکیان - - 1973 مورد بررسی قرار گرفت و گزارش شد که فعالیت ال-گلوتامیناز در خاکهای تیمار شده با تولوئن در مقایسه با خاکهای بدون تیمار تولوئن بیشتر است. سنجش فعالیت آنزیم ال-گلوتامیناز توسط فرانکنبرگر و طباطبایی - 1991 - انجام شد و با مطالعهی تأثیر عواملی چون دما، pH، غلظت سوبسترا، وزن نمونهی خاک و زمان انکوباسیون یک روش استاندارد برای سنجش فعالیت این آنزیم ارائه شد. فرانکنبرگر و طباطبایی - - 1982 برای اولین بار فعالیت دو آنزیم آمیداز و اورهآز را در نمونههای تازه، هواخشک و منجمدشده گیاهان اندازهگیری کردند و به این نتیجه رسیدند که با هواخشک شدن و منجمدشدن بافت گیاهی، فعالیت آنزیم در آن کاهش مییابد. از آنجا که نیتروژن بهعنوان محدودکنندهترین عنصر در رشد گیاه، بهطور عمده از تجزیهی آنزیمی مواد آلی تأمین میشود بررسی آنزیمهای مؤثر در چرخهی نیتروژن امری ضروری به-نظر میرسد. ال-گلوتامیناز یکی از اثرگذارترین آمیدوهیدرولازها برمعدنی شدن و در دسترس قرار گرفتن نیتروژن معدنی است. لذا این مطالعه با هدف بررسی اثر شرایط نگهداری بقایای گیاهی بر فعالیت آنزیم ال-گلوتامیناز انجام شد.
مواد و روشها
نمونهبرداری از بقایای گیاهی ذرت در تیر ماه و یونجه در مهر از مزارع دهنو واقع در استان اصفهان که هیچ-گونه تنش آبی را در طول دورهی رشد خود متحمل نشده بودند انجام گرفت. در مزارع بهطور تصادفی اندام هوایی این گیاهان از قسمت طوقه قطع شده و برای انجام مراحل بعد به آزمایشگاه منتقل شدند. اندام هوایی ذرت و یونجه، پس از انتقال به آزمایشگاه بهدقت شسته شده و به سه قسمت تقسیم شدند. مقداری از بقایا پس از خشک شدن سطحی، تا حد امکان خرد شده و برای انجام آزمایشات روی مواد گیاهی در یخچال با دمای 4 درجهی سانتیگراد نگهداری شدند. قسمتی از این بقایا با ازت مایع منجمد شده و برای انجام آزمایشات بر روی بقایای گیاهی منجمد شده در فریزر -20 درجه نگهداری شدند. باقیماندهی این گیاهان ابتدا بهمدت یک هفته هواخشک شده و پس از آسیاب کردن از الک 1 میلیمتری عبور داده شد.
برای اندازه گیری فعالیت آنزیم ال - گلوتامیناز از روش فرانکنبرگر و طباطبایی - 1991 - که برای خاک ارائه شده بود، استفاده گردید. در این روش 0/1 گرم از بقایای گیاهی با 0/2 میلی لیتر تولوئن تیمار شد و پس از افزودن 9 میلی لیتر بافر تریس - تریس هیدروکسی متیل آمینومتان، - pH=10 و یک میلی لیتر محلول 50 میلی مولار ال-گلوتامین، به مدت 2 ساعت در دمای 37 درجه سانتیگراد انکوباسیون گردید. پس از خروج از انکوباتور بلافاصله 35 میلی لیتر محلول2/5 - KCl-Ag2 SO4 مولار نسبت به KCl و 100 میلی گرم در لیتر نسبت به - Ag2 SO4 به محتویات قبلی افزوده شد و بعد از مخلوط و سرد شدن در دمای محیط با استفاده از KCl-Ag2 SO4 به حجم 50 میلی لیتر رسید. در نهایت 20 میلی لیتر از سوسپانسیون به ظرف مخصوص دستگاه تقطیر بخار آب منتقل و پس از افزودن 0/2 گرم MgO و تقطیر سوسپانسیون به مدت 4 دقیقه، آمونیوم متصاعد شده توسط محلول معرف H3BO3 که در انتهای خروجی قسمت سرد کننده بخار دستگاه قرار داشت جمع آوری و محلول به دست آمده توسط اسید سولفوریک 0/0025 مولار تیتر گردید. به موازات این اندازه گیری یک تیمار شاهد نیز در نظر گرفته شد، تیمار شاهد نمونه ای است که در شروع انکوباسیون، ال-گلوتامین دریافت نمی کند؛ اما پس از دو ساعت انکوباسیون و افزودن محلول KCl -Ag2 SO4 یک میلی لیتر محلول ال -گلوتامین به آن اضافه شده و مقدار آمونیوم بلافاصله در سوسپانسیون اندازهگیری می شود. با کم کردن مقدار نیتروژن آمونیومی تیمار شاهد از تیمار اصلی، فعالیت آنزیم ال- گلوتامیناز بر حسب میکروگرم آمونیوم بر گرم مواد آلی در یک ساعت محاسبه و گزارش گردید. پس از تعیین مقدار فعالیت آنزیم ال-گلوتامیناز در همهی نمونهها، به مقایسات آماری با آزمون دانکن در سطح 0/05 پرداخته شد.
نتایج و بحث
با داشتن فعالیت آنزیم ال-گلوتامیناز در شرایط مختلف، میتوان میزان کاهش فعالیت این آنزیم را دربقایای گیاهی منجمد شده و هواخشک شده نسبت به بقایای گیاهی تازه محاسبه کرد. در هر دو گیاه ذرت و یونجه، درصد کاهش فعالیت بر اثر منجمد شدن بسیار کمتر از هواخشک شدن بود. در یونجه میزان کاهش فعالیت آنزیم بر اثر هواخشک شدن بیشتر از ذرت بود. احتمالاً این مشاهده بهدلیل درصد رطوبت و حساسیت بیشتر یونجه به هواخشک شدن است. ایزوآنزیمهای مختلف در مواد آلی متفاوت، در شرایط مشابه رفتارهای گوناگونی از خود نشان میدهند - جدول . - 1
جدول-1 مقایسهی فعالیت آنزیم ال-گلوتامینازدر بقایای گیاهی منجمد و هواخشک با بقایای تازه
شکل -1 مقایسهی فعالیت ال-گلوتامیناز در بقایای گیاهی تازه، فریز و هواخشک شده
