Indicatori biochimici: gli enzimi del suolo

Soils are enzymatically active (Ladd, 1985)

Burns, 1978

Gli enzimi presentano nel suolo diverse localizzazioni, rimanendo attivi anche al di fuori della cellula d’origine

Gli enzimi immobilizzati sui colloidi organo-minerali svolgono un rilevante ruolo nell’ecologia del suolo

in quanto si comportano da mediatori funzionali tra i substrati ad elevato peso molecolare rilasciati nel suolo e le cellule microbiche

Glucosidasi (α, b) e Galattosidasi (α, b)

Le glucosidasi e le galattosidasi sono largamente presenti nel suolo e rappresentano gli enzimi chiave del ciclo del carbonio. Idrolizzano la sostanza organica liberando residui glicosidici (glucosio o galattosio) utilizzati dai microrganismi del suolo come fonte energetica. L’attività, che in molti suoli è risultata significativamente correlata con le pratiche agronomiche, è da considerarsi un ottimo indice per la valutazione delle performance produttive e del grado di evoluzione dei suoli.

Enzimi del suolo usati come indicatori biochimici

Ureasi

Questo enzima catalizza la reazione di idrolisi dell’urea in anidride carbonica ed ammoniaca. L’ureasi è ubiquitaria in natura ed è stata rinvenuta nei microrganismi, nelle piante e negli animali. Il dosaggio enzimatico dell'ureasi, importante per valutare gli effetti prodotti sul ciclo dell'azoto nel suolo in seguito ad interramento di biomasse vegetali o di ammendanti organici, animali o vegetali, può risultare alterato in seguito ad interventi di concimazione con prodotti ammoniacali.

Enzimi del suolo usati come indicatori biochimici

Amidasi e proteasi

Amidasi e proteasi sono importanti enzimi del ciclo dell’azoto nel suolo. Promuovono la degradazione delle proteine mediante l'idrolisi del legame C-N liberando azoto nella forma ammoniacale. Sono ampiamente distribuite nel suolo, nelle piante, nei lieviti e nei funghi. Rappresentano un utilissimo indice dell’evoluzione della sostanza organica nel suolo. L'attività amidasica risulta correlata con quella della b-glucosidasi.

Enzimi del suolo usati come indicatori biochimici

Fosfatasi

Le attività fosfatasiche partecipano al ciclo del fosforo in quanto catalizzano il rilascio del fosfato (fosfomonoesterasi) o del pirofosfato (fosfodiesterasi) da matrici organiche, rendendo l'elemento disponibile per la nutrizione minerale delle piante. Le fosfomonoesterasi sono classificate in acide e basiche in base al loro optimum di attività in risposta al pH del suolo. L'attività fosfatasica è considerata un buon indice per valutare la potenziale mineralizzazione del fosforo organico. L'aggiunta di concimi minerali fosfatici deprime sensibilmente l’attività fosfatasica.

Arilsulfatasi

Le sulfatasi mobilitano il solfato contenuto in misura del 40-70% del totale nel pool organico del suolo sotto forma di esteri. Le sulfatasi sono considerate potenziali indicatori degli effetti prodotti dalle pratiche agronomiche.

Enzimi del suolo usati come indicatori biochimici

FDA-idrolasi

L’idrolisi del diacetato di fluoresceina (FDA) riassume l’attività idrolitica complessiva di numerosi enzimi quali: proteasi, lipasi, esterasi. E' relazionata alle attività demolitive di tipo idrolitico dei funghi e dei batteri. In tal senso l'attività della FDA-idrolasi rappresenta un indice complessivo del potenziale di rilascio di nutriliti inorganici da matrici organiche.

Enzimi del suolo usati come indicatori biochimici

Deidrogenasi

Le deidrogenasi sono una classe di enzimi comuni alla maggior parte dei microrganismi, con una localizzazione prevalentemente endocellulare. Sono studiate in quanto partecipano alla evoluzione della sostanza organica del suolo, alla degradazione della lignina, alla sintesi dell'humus, alla degradazione dei xenobiotici. Tuttavia l’attività deidrogenasica non risulta correlata con altre importanti attività biologiche proprie del suolo quali: il consumo di ossigeno, l’evoluzione della anidride carbonica e la biomassa microbica. Inoltre, la presenza di fenolo-ossidasi extracellulari e la possibilità di reazioni abiotiche di tipo deidrogenasico-simile catalizzate da superfici metalliche presenti nel suolo, possono facilmente produrre letture sovrastimate di questa attività enzimatica. Pur con questi limiti le deidrogenasi sono utilizzate come indicatori della vitalità delle popolazioni batteriche.

Variabili misurate

- Proprietà fisiche Sabbia, limo, argilla

- Proprietà chimiche TOC,TN, pH, CEC, EC, TCa, ACa

- Proprietà biochimiche Cmic, Nmic, Extr-C, Extr-N, SBR, qCO2

- Attività enzimatiche fosfatasi acida (AcP), fosfatasi alcalina (AlkP), arilsulfatasi (ArS), deidrogenasi (DH), b-glucosidasi (Glu), FDA-idrolasi (FDA)

- Struttura molecolare via PCR-DGGE

Variabili indagate: 22 Profili campionati: 11 (x 3 replicati)

b-Glucosidasi

Suoli (orizzonti)

1. Ap 1. Bw 1. Bk 2. Oa 2. A 2. AB 3. Ap 3. Bw 4. A 4. Bw 4. C

Att

ivit

à e

nzi

ma

tica

(µ

moli

p-n

itrofe

nolo

g-1

h-1

)

0.00

0.25

0.50

0.75

1.00

1.25

1.50

1.75

2.00

Attività β-glucosidasica

Fosfatasi acida

Suoli (orizzonti)

1. Ap 1. Bw 1. Bk 2. Oa 2. A 2. AB 3. Ap 3. Bw 4. A 4. Bw 4. C

Att

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0.00

0.25

0.50

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1.00

1.25

1.50

1.75

2.00

Attività fosfatasica acida

Attività fosfatasica alcalina

Fosfatasi alcalina

Suoli (orizzonti)

1. Ap 1. Bw 1. Bk 2. Oa 2. A 2. AB 3. Ap 3. Bw 4. A 4. Bw 4. C

Att

ivit

à e

nzi

ma

tica

(µ

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itro

fen

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g-1

h-1

)

0.00

0.25

0.50

0.75

1.00

1.25

1.50

1.75

2.00

Attività arilsulfatasica

Arilsolfatasi

Suoli (orizzonti)

1. Ap 1. Bw 1. Bk 2. Oa 2. A 2. AB 3. Ap 3. Bw 4. A 4. Bw 4. C

Att

ivit

à e

nzi

ma

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itrofe

nolo

g-1

h-1

)

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Attività deidrogenasica

Deidrogenasi

Suoli (orizzonti)

1. Ap 1. Bw 1. Bk 2. Oa 2. A 2. AB 3. Ap 3. Bw 4. A 4. Bw 4. C

Att

ivit

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g-1

24

h-1

)

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

Attività FDA-idrolasica

FDA

Suoli (orizzonti)

1. Ap 1. Bw 1. Bk 2. Oa 2. A 2. AB 3. Ap 3. Bw 4. A 4. Bw 4. C

Att

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0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5