مطالعه قارچهای سلولایتیک، الگوی ایزوآنزیمی و سنجش ثابتهای سینتیکی و ترمودینامیکی آنزیم سلولاز در خاکهای متأثر از تغییر کاربری

فعالیت آنزیم سلولاز عامل کلیدی تجزیه کربن آلی در خاک است. بنابر این مطالعه ایزوآنزیم ها، پارامترهای سینتیکی و ترمودینامیکی آنزیم سلولاز و بررسی توانایی قارچ های خاکزی در تولید این آنزیم، می تواند اطلاعات مفیدی در ارتباط با وضعیت چرخه کربن در اکوسیستم های خاکی و تأثیر مدیریت اراضی بر آن ارائه دهد. همچنین، مقدار و تنوع پروتئین های خاک می تواند شاخص مناسبی از میزان اثرپذیری اکوسیستم خاک از تنش های محیطی ناشی از تغییر کاربری باشد. لذا این رساله، به منظور مطالعه اثر تغییرکاربری اراضی بر پارامترهای بیوشیمیایی آنزیم سلولاز، تنوع قارچ های تولید کننده سلولاز و مقدار و تنوع پروتئین های خاک در سه اکوسیستم جنگل (لردگان) ، مرتع (حنا) و بیابان (رودشت) انجام شد. در هر اکوسیستم نمونه های خاک از دو منطقه بکر و تحت کشت که از نظر موقعیت توپوگرافی و نوع خاک مشابه بودند، برداشت شد. بخش اول این مطالعه با هدف بررسی تأثیرات تغییر کاربری اراضی بر مقدار و الگوی پروتئین های خاک در سه اکوسیستم انجام گرفت. پروتئین های خاک عصاره گیری و الگوی پروتئین های عصاره گیری شده از خاک ها با استفاده از روش الکتروفورز (sds-page) تعیین گردید. نتایج حاکی از کاهش قابل توجه مقدار پروتئین خاک در اثر تغییر کاربری اراضی بکر به کشاورزی بود. همچنین، در هر سه اکوسیستم تخریب اراضی بکر موجب تغییـر الگـوی پروتئین های خاک در ژل sds-page گردید. بخش دوم این رساله با هدف ارزیابی تأثیر مدیریت های متفاوت خاک در سه اکوسیستم بر پارامترهای سینتیکی و ترمودینامیکی آنزیم سلولاز خاک، تنوع ایزوآنزیم ها و ارتباط بین پارامترهای سیتیکی و ترمودینامیکی با الگوی ایزوآنزیمی سلولاز خاک، انجام گرفت. ثابت میکائیلیس (km) و حداکثر سرعت واکنش آنزیمی (vmax) با استفاده از معادلات خطی میکائیلیس-منتن محاسبه گردیدند. وابستگی دمایی ثابت سرعت و انرژی اکتیواسیون (ea) و ضریب دمایی (q10) واکنش آنزیم سلولاز با استفاده از معادله آرنیوس محاسبه شد. به علاوه، زایموگرافی ایزوآنزیم های سلولاز با استفاده از تکنیک sds-page انجام گرفت. نتایج نشان داد شاخص های vmax و km به نوع مدیریت اعمال شده بر اراضی حساس می باشند. در همه اکوسیستم های مطالعه شده شاخص vmax خاک مناطق بکر به طور معنی داری از مناطق کشت شده مجاورآن ها بیشتر بود که حاکی از بیشتـر بودن غلظت آنزیـم در این خاک ها است. همچنین، کشت و کار اراضی بکر موجب افزایش شاخص km در هر سه اکوسیستم شد که نشان می دهد تمایل آنزیم سلولاز به سلولز در خاک ها در پی تغییر کاربری کاهش یافته است. نتایج زایموگرافی نیز نشان داد که در مناطق بکر و کشت شده ایزوآنزیم های متفاوتی وجود داشته اند که می تواند تأیید کننده این فرضیه باشد که پارامترهای سینتیکی و ترمودینامیکی متفاوت آنزیم ها در خاک ها احتمالا باحضور ایزوآنزیم های متنوع در این خاک ها همراه است. مقادیر ea واکنش آنزیمی سلولاز در خاک مناطق مناطق کشت شده بطور معنی داری کمتر از خاک بکر مجاور آنها بود که موید تمایل کمتر سوبسترای سلولز به آنزیم سلولاز در خاک های تحت کشت می باشد. شاخص q10 آنزیم سلولاز نیز بسته به انرژی اکتیواسیون این آنزیم در خاک ها متغیر بود. بطور کلی این نتایج نشان می دهد سرعت تجزیه بقایای گیاهی در خاک های مناطق بکر نسبت به مناظق کشت شده بیشتر تحت تأثیر دما قرار می گیرد. در بخش آخر این رساله، شناسایی جمعیت قارچ های خاک و بررسی توانایی سلولایتیک آن ها در سه اکوسیستم انجام گرفت. جهت بررسی توانایی تجزیه سوبسترای کربوکسی متیل سلولز (cmc) قارچ های جداسازی شده در پتری های حاوی محیط کشت مندل آگار کشت شدند. نتایج نشان داد تغییر کاربری اراضی تأثیر قابل توجهی بر تنوع قارچ های خاک و توانایی تجزیه cmc توسط این قارچ ها داشته است. تنوع قارچ ها در دو اکوسیستم جنگلی و بیابان در اثر تغییر کاربری طبیعی اراضی به زمین های کشاورزی، کاهش یافت. در اکوسیستم مرتع در دو منطقه مرتع قرق شده و زمین های کشت شده مجاور تعداد یکسانی قارچ جداسازی شد، اما تنوع قارچ ها متفاوت بود. از آن جایی که قارچ های خاکزی یکی از پر اهمیت ترین منابع تولید آنزیم سلولاز در خاک بشمار می روند، تغییر تنوع و فعالیت آن ها ممکن است یکی از عوامل تغییر در میزان و نوع (ایزوآنزیم های) آنزیم سلولاز مترشحه به خاک باشد.