Введение к работе
Актуальность проблемы. Участие почвенных ферментов в реакциях трансформации органических и неорганических веществ в почве в настоящее время не вызывает сомнений. Исторически сложилось так, что чисто утилитарный подход к почве как к средству сельскохозяйственного производства наложил соответствующий отпечаток на выбор объектов и методов почвенной энзимологии. Изучение почвенного плодородия как способности почвы обеспечивать растения необходимым комплексом условий их произрастания вызвало к жизни необходимость углубленного изучения гидролитических процессов в почве. На протяжение длительного этапа времени большее внимание уделялось почвенным гидролазам. В значительной мере эта тенденция сохраняется и сейчас. Однако, по нашему мнению, существует 3 группы обстоятельств, демонстрирующих необходимость изменения существующего положения вещей. 1. Воспроизводство почвенного плодородия связано с накоплением, воспроизводством и сохранением гумуса. Есть мнение, что роль оксидоредуктаз в процессах биогенеза гумуса весьма значительна. 2. Оксидоредуктазы принимают участие в окислении и детоксикащга различных ксенобиотиков, попадающих в почву во все больших и больших количествах. 3. Значительная часть реакций, которые являются частью почвообразовательного процесса, происходит с участием оксидоредуктаз, "работающих" как на стадии выветривания породы, так и на более поздних этапах.
Очевидно, что меньвая изученность окислительных процессов в почве отнюдь не означает их меньшую значимость. Настоящая работа является нашим скромным вкладом в изучение почвенных оксидоре-дуктаз. Ферменты пероксидаза и полифенолоксвдаза заинтересовали нас в первую очередь в связи с тем, что являются потенциальными биокатализаторами реакций гумусообразования.
Дели и задачи исследований. Цель исследований, описанных в настоящей работе, состояла в изучении фенолоксидаз почв и гумусовых препаратов. В соответствии с целью были поставлены следующие задачи.
-
Изучить возможность образования комплекса "гуминовая кис-лота-пероксидаза" в условиях in vitro и охарактеризовать активность и свойства такого комплекса.
-
Изучить возможность комллексирования предварительно выде-
-2.-
ленной и очищенной грибной полифенолоксидазы с почвенной гумшювой кислотой и охарактеризовать активность и свойства гумус-полифеиолоксидазного комплекса
-
Экстрагировать из почвы активный гумус-фенолоксидазный комплекс и сравнять его свойства со свойствами полученных in vitro гумус-ферментных систем.
-
Изучить закономерности годовой динамики почвенной фено-локсидазной активности и ее статистические связи с некоторыми показателями гумусного состояния почвы.
Научная новизна диссертации. Традиционно основным методоло
гическим приемом, используемым для изучения гумус-ферментных
комплексов, является выделение их из различных сред (в т.ч. поч
вы) и изучение определенного набора параметров. характеризующих
эти свойства. Нами использовался другой подход - сравнение свойств
искусственных и естественных гумус-ферментных систем с использо
ванием как для тех, чах и для других, одинаковых условий опреде
ления активности и одинакового набора изучаемых свойств: локали
зация ферментов на молекулах гуминовых кислот, влияние рН и тем
пературы на активность и стабильность, кинетические характеристи
ки. Установлено, что принципиальных различий в активности и
свойствах искусственных и нативных гумус-фенодоксидазных комплек
сов не существует. Впервые с использованием данных кинетического
анализа предпринимается попытка обьяснения молекулярных механиз
мов иммобилизации фенолоксидаз на ГК и проявления их активности.
Впервые метод гель-фильтрации использован для изучения характера
и степени иммобилизации ферментов на ГК. Показано, что ферменты
локализованы в строго определенных молекулярно-массовых фракциях
ГК. Впервые вопрос о роли фенолоксидаз в биогенезе и минерализации
гумусовых веществ обсуждается с использованием данных полевых и
лабораторных экспериментов. Показано, что традиционный взгляд на
пероксидазу как Сиокатализатор минерализации гумуса нуждается в
пересмотре или дополнительном обсуждении.
Апробация -диссертации.. Основные положения диссертации докладывались на 3 Всесоюзном Симпозиуме "Биодинамка почв"Тталлинн7~ 1988), на Межрегиональной научной конференции молодых.ученых
"Изучение, охрана и рациональное использование природных ресурсов" (Уфа, 1989), на X научной конференции молодых ученых факультета почвоведения ЭТУ (Москва, 1989), на Всесоюзной коференши "Гуминовые вещества в биосфере" (Москва, 1990). па Всесоюзной конференции "Биология почв антропогенных ландшафтов" (Днепропетровск, 1991).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 5 работ, 2 работы в печати.
Структура и обьем диссертации. Диссертация состоит из введения, /р" глав, заключения, выводов и списка литературы (106 наименований, в т.ч. 50 иностранных авторов). Обьем /поперт ащи составляет 119 страниц, в т.ч. 10 таблиц и 14 рисунков.