ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE, T. XV DOD. WARSZAWA 1S65
ZYGMUNT DRABENT, TEOFIL MAZUR, WŁODZIMIERZ RACZYŃSKI
ZASTOSOWANIE C-14 DO BADAN NAD MINERALIZACJĄ AMINOKWASÓW W GLEBACH
Zakład Chemii Fizycznej i Katedra Chemii Rolnej WSR Olsztyn oraz Katedra Stosow anej Atom owej Fizyki i Radiochem ii Akadem ii Rolniczej w M oskwie
Poznanie dynam iki rozkładu aminokwasów w glebach ma doniosłe zna czenie z punktu widzenia żywienia roślin i procesów hum ifikacji. Zasto sowanie do tego celu aminokwasów znaczonych C-14 pozwala na dokład ne śledzenie kinetyki wydzielającego się z gleby 14C 0 2 oraz jego udziału w złożonych procesach pow staw ania związków próchnicznych.
W niniejszej pracy podano kinetykę wydzielania się 14C 0 2 z gleby w zależności od stru k tu ry am inokwasu lub jego stężenia. Badania prze prowadzono według m etody M a z u r a i R a c z y ń s k i e g o [1] na glebie pyłowej o pH 6,2, z następującym i aminokwasami: alaniną, glicy ną, fenyloalaniną, w aliną i m etioniną.
K rzywe kinetyki wydzielania 14C 0 2 z gleby podczas rozkładu pięciu badanych aminokwasów ilu stru je rys. 1. Najszybciej rozkłada się m
etio-100
Rys. 1. K rzyw e w ydzielania 14C 0 2 w czasie rozkładu am inokw asów w
glebie
1 — a la n in a , 2 — g lic y n a , 3 — m etio n in a , 4 — fe n y lo a la n in a , 5 — w a lin a V olatilization of 14C 0 2 during de composition of amino acids in soil 1 — a la n in e, 2 — g ly c in e , 3 — m e th io n in e, 4 — p h e n y la la n in e , 5 — v a lin e
320 Z. DRABENT, T-. MAZUR, W. RACZYŃSKI
nina, najwolniej alanina i walina. Całkowity okres rozkładu dla m etio niny wynosił 120 godz., zaś dla alaniny i w aliny ok. 150 godz. Dla pozo stałych aminokwasów, tj. dla glicyny i fenyloalaniny w artości te w yno siły 120— 150 godz. C harakterystyczny jest początkowy okres rozkładu poszczególnych aminokwasów. M etionina ulegała rozkładowi praw ie na tychm iast po dodaniu jej do gleby, intensyw niejszy zaś rozkład glicyny i fenyloalaniny następow ał dopiero po upływ ie 20 godz.
W celu stw ierdzenia, jak na szybkość dezam inacji wpływa koncen tracja aminokwasów, wykonano doświadczenie o różnym stosunku gleby do fenyloalaniny. W yniki tych doświadczeń ilustru je rys. 2 i 3.
Rys. 2. K rzyw e w ydzielania 14C 0 2 w czasie rozkładu fenyloalaniny w glebie w za leżności od jej koncentracji
1 100 g g le b y ■+• 100 m g fe n y lo a la n in y , 2 — 90 g g le b y + 100 m g fe n y lo a la n in y , 3 — 60 g g le b y -i- 100 mg fe n y lo a la n in y , 4 — 30 g g le b y + 100 m g fe n y lo a la n in y
Volatilization of 14C 0 2 during decom position of phenylalanine in soil in relation to its concentration
1 — 100 g s o il -r 100 mg p h e n y la la n in e , 2 — 90 g so il + 100 mg p h e n y la la n in e , 3 — 60 g soil -f 100 mg p h e n y la la n in e , 4 — 30 g so il + 100 m g p h e n y la la n in e
Z danych przedstawionych na rys. 2 wynika, że im więcej fenyloala niny przypadło na jednostkę gleby, tym m ineralizacja była powolniejsza i rozkład trw ał dłużej. Podobne rezultaty otrzymano, gdy do 90 g gleby dodano różną ilość fenyloalaniny (rys. 3).
Z krzyw ych wydzielania 14C 0 2 obliczono krzyw e różniczkowe dla omawianych aminokwasów (rys. 4, 5, 6).
Z danych rys. 4 wynika, że najszybciej rozkładała się metionina, n a j wolniej zaś walina. Różnice w czasie rozkładu między metioniną, glicyną i fenyloalaniną są małe; jeśli porównam y maksima wydzielania 14C 0 2, to różnice między tym i aminokwasami są istotne. Dla m etioniny
przypa-C-14 W B A D A N I A C H N A D M IN E R A L IZ A C J Ą A M IN O K W A S O W 321
Godziny-Hours Rys. 3. Krzywe w ydzielania 14C 0 2 w czasie rozkładu fen yloalan iny w glebie w zależności od jej koncen
tracji
1 — 90 g g le b y + 50 m g fe n y lo a la n in y , 2 — 90 g g le b y -t- 100 mg fe n y lo a la n in y , 3 — 90 g g le b y + 150 m g f e n y lo a la n in y Volatilization of 14C 0 2 during d e com position of phenylalanine in soil
in relation to its concentration 1 — 90 g so il + 50 m g p h en ylalian in e, 2 — 90 g so il + 100 mg p h e n y la la n in e , 3 — 90 g so il + 150 m g p h e n y la la n in e
Rys. 4. K rzyw e różniczkowe w yd zie lania 14C 0 2
1 — a la n in a , 2 — g lic y n a , 3 — m e tio n i na, 4 — fe n y lo a la n in a , 5 — w a lin a D ifferential curves of 14C 0 2 v olati
lization
1 — a la n in e, 2 —g ly c in e , 3 — m e th io n i n e, 4 — p h e n y la la n in e , 5 — v a lin e
Godziny—Hours Rys. 5. K rzywe różniczkow e w ydzielen ia 14C 0 2
1 — 100 g g le b y + 100 m g fe n y lo a la n in y , 2 — 90 g g le b y + 100 m g fe n y lo a la n in y , 3 — 60 g g le b y + 100 m g fe n y lo a la n in y , 4 — 30 g g le b y + 100 mg fe n y lo a la n in y
D ifferential curves of 14C 0 2 volatilization
1 — 100 g so il + 100 mg p h e n y la la n in e , 2 — 90 g so il + 100 m g p h e n y la la n in e , 3 — GO g so il + 100 m g p h e n y la la n in e , 4 — 30 g so il + 100 m g p h e n y la la n in e
322 Z. D R A B E N T , T. M A Z U R , W . R A C Z Y Ń S K I
da on bezpośrednio po dodaniu do gleby, dla glicyny między 42—50 go dziną, a dla fenyloalaniny między 65 i 75 godziną. Dla w aliny całkowity okres rozkładu wynosił 173 godz., m aksim um zaś w ydzielania 14C 0 2 przy pada na godziny 98—103. A lanina rozłożyła się po 163 godz., a maksim um przypadło między 115 i 120 godziną.
Rys. 6. K rzywe różniczkowe w y dzielania 14COv
1 — 90 g g le b y 4- 50 mg fe n y lo a la n i n y , 2 — 90 g g le b y 4- 100 mg fe n y lo a la n in y , 3 — 90 g g le b y + 150 mg
fe n y lo a la n in y
D ifferent curves of 14C 0 2 v olati lization
1 — 90 g so il + 50 m g p h e n y la la n i n e, 2 — 90 g so il + 100 mg p h e n y la la n in e , 1 — 90 g so il + 150 m g p h e
n y la la n in e
Gdy do różnej ilości gleby dodano tę samą ilość fenyloalaniny (rys. 5), m aksimum w ydzielania się 14C 0 2 trw ało tym dłużej, im mniejsze były próbki gleby. P rzy większej ilości gleby m aksim um to wystąpiło znacz nie wcześniej niż przy m niejszych próbkach gleby, tzn. gdy koncentracja fenyloalaniny była większa. Podobne w yniki otrzymano, gdy do 90 g gleby dodano różne ilości fenyloalaniny (rys. 6). Im większe było stę żenie aminokwasu, tam maksim um w ydzielania się 14C 0 2 przypadało
później.
LITERATURA
[1] M a z u r T., R a c z y ń s k i W.: Izuczenije priewraszczenija am inokisłot w po- czwie. Opyty s 2-C14 glicynom . Poczwowied., 3, 1964.
3 . ДРА БЕН Т, Т. М А ЗУ Р, В. РА ЧИ Н СКИ ПРИМЕНЕНИЕ С-14 В ИССЛЕДОВАНИЯХ ПО МИНЕРАЛИЗАЦИИ АМИНОКИСЛОТ В ПОЧВЕ О тделение Ф и зи ч еск ой Х им ии и К а ф е д р а А грохим ии О лы нтинской С ел ьск охозя йств ен ной А кадем ии К а ф е д р а П рикладной А томной Ф изики и Р ади охи м и и М осковской С ел ьск охозя йств ен ной А кадем ии им. К . А. Т им ирязева Р е з ю м е В исследованиях по минерализации аминокислот в почве применяли: ала нин, глицын, фенилаланин, валин и метонин, меченные С-14. Скорость дезам
и-C-14 W B A D A N I A C H N A D M IN E R A L IZ A C J Ą A M IN O K W A S Ó W 323 нации определяли по количеству выделенного 14С 0 2 в герметически замкнутых камерах из плексигласа. Установили, что наиболее быстрому разложению по длеж ит метионин, более медленному глицын и фенилаланин а самому медлен ному — аланин и валин. В постоянной температуре и влажности быстрота р аз лож ения зависит от концентрации и структуры аминокислоты. Изотопный ме тод для этого типа исследований оказался очень пригодным, так как он очень прост в исполнении и дает повторимые результаты. Z. D R A B EN T , Т. M AZUR, W. R A C ZY Ń SK I
APPLICATION OF C-14 TO RESEARCH ÓN MINERALIZATION OF AMINO ACIDS IN SOIL
In stitu te o f P h y sic a l C h em istry and D ep a rtm e n t of A g ro ch em istry , C o lleg e o f A g ricu ltu re, O lsztyn and
D ep a rtm e n t of A p p lied A to m ic P h y sic s and R a d io ch em istry , A ca d em y of A g ricu ltu re, M oscow
S u m m a r y
In the investigations on m ineralization of amino acids in soils w ere used: alanine, glycine, phenilalanine, valin e and m ethionine labelled w ith C-14. The rate of disam idation w as determ ined from the am ount of 14C 0 2 elim inated in herm eti cally sealed plexiglass containers. Most rapid decom position was observed in m ethionine, slow er in glycine and phenylalanine, slow est in alanine and valine. The rate of decom position depends, at constant tem perature and hum idity, on concentration and structure of the amino acid. The isotope method has proved very suitable for this type of research since it is very sim ple in operation and yields repeatable results.
