53º Congresso Brasileiro de Quimica
Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4

ÁREA: Bioquímica e Biotecnologia

TÍTULO: Avaliação sazonal da atividade da enzima β-glicosidase em solos do Cerrado

AUTORES: Melo, E.N.P. (UEG) ; Bombonatto, A.K.G. (UEG) ; Moreira, L.M.O. (UEG) ; Faleiro, D.S. (UEG) ; Ferreira, M.E. (UFG) ; Caramori, S.S. (UEG)

RESUMO: A β-glicosidase (EC 3.2.1.21) é uma enzima particularmente útil no monitoramento da qualidade do solo, devido ao seu papel central na ciclagem de matéria orgânica. Medidas de avaliação da atividade de uma determinada enzima em diferentes períodos sazonais, podem se constituir em um mecanismo para avaliar a fertilidade de um solo, ou o estado de sua atividade biológica. Foram coletadas amostras de solos de Cerrado “stricto sensu” e Mata Mesófila, em diferentes períodos sazonais. A atividade enzimática foi determinada utilizando-se p-nitrofenil-β-D- glicopiranosídeo como substrato. A enzima apresentou um padrão de atividade variável ao longo do ano, em função das condições climáticas, e de seus respectivos efeitos sobre a atividade dos seres vivos do solo.

PALAVRAS CHAVES: Ciclo do carbono; Enzimas do solo; Cerrado

INTRODUÇÃO: As enzimas são responsáveis pela ciclagem e decomposição de nutrientes no solo, tornando-os disponíveis para as plantas e outros organismos. Entre as enzimas extracelulares em solos, aquelas envolvidas na degradação da matéria orgânica são de particular interesse. A enzima β-glicosidase (EC 3.2.1.21) é frequentemente encontrada em solos, e está envolvida na degradação da celulose. A atividade da β-glicosidase no solo tem sido proposta como indicador de sua qualidade (NDIAYE et al., 2000). A avaliação da atividade enzimática é muito importante para entender uma série de processos que ocorrem no solo, inclusive para o conhecimento e monitoramento das atividades poluidoras e degradadoras do solo (MARGESIN et al., 2000; TAYLOR et al., 2002). Variações significativas de temperatura ou umidade durante o ano, influenciam consideravelmente nos processos do solo dos biomas, incluindo a decomposição de matéria orgânica. Os fatores climáticos foram identificados como principais causas das diferenças sazonais observadas nas taxas de decomposição em tais ambientes, devido a alterações de várias enzimas extracelulares, incluindo hidrolases (BASTIDA et al., 1998; CRIQUET et al., 2002; PRIETZEL., 2001). O presente estudo teve como objetivo compreender a influência da sazonalidade sobre a atividade da enzima β- glicosidase em solos do Cerrado.

MATERIAL E MÉTODOS: O estudo foi realizado na Trilha Interpretativa de Educação Ambiental “Trilha do Tatu”, localizada na Unidade Universitária de Ciências Exatas e Tecnológicas (UnUCET) da Universidade Estadual de Goiás (UEG), em Anápolis-GO, entre os paralelos 16º23'40''S e 48º57'32''W. A trilha do Tatu tem 1,6 km. As amostras de solo foram coletadas trimestralmente durante o período de Agosto de 2012 a Julho de 2013, nas camadas de 0-15 cm, foram colocadas em sacos plásticos descartáveis e, em seguida, levadas ao laboratório. Cada amostra foi peneirada com o uso de uma tamise com malha de 2 mm. Foram realizadas as seguintes análises físico- químicas: pH, textura, matéria orgânica e composição mineral. Nesse estudo, foi determinada a atividade da enzima β-glicosidase livre no solo. O ensaio enzimático baseia-se nos métodos de determinação colorimétrica do p-nitrofenol (coloração amarela) formado após a adição do substrato p-nitrofenil-β-D- glicopiranosídeo. A atividade enzimática do solo foi expressa em μg de p- nitrofenol liberado por hora por grama de solo seco.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: Em solos de Mata Mesófila, a maior atividade da enzima β-glicosidase foi observada no período de primavera, chegando a 16,78 U. Já a maior atividade dessa enzima em solos de Cerrado "stricto sensu" foi observada no verão, chegando a 9,96 U. Nas estações frias e secas, a atividade da enzima decaiu nas duas fitofisionomias analisadas, não apresentando atividade no período de inverno. WITTMANN et al. (2004) em estudo realizado em floresta boreal também observaram uma diminuição na atividade da enzima em períodos frios e secos. A menor atividade nesse período pode ser explicada pela influência exercida pelas condições climáticas sobre a atividade dos seres vivos presentes no solo. BALDRIAN et al. (2013) identificaram variação sazonal semelhante na atividade da enzima, em estudo realizado em solos florestais da República Tcheca. Observou-se que quanto maior o teor de carbono no solo, maiores os valores da atividade da enzima β-glicosidase. TURNER et al. (2002) em estudos com solos no Reino Unido também encontraram alta relação entre a quantidade de carbono no solo e a atividade dessa enzima. A matéria orgânica exerce influência direta na atividade da β-glicosidase em solos, pois fornece substrato para a sua ação, e também protege e mantém as enzimas do solo em suas formas ativas. Essa proteção ocorre devido à formação de complexos enzima-compostos húmicos (DENG & TABATABAI, 1997).

Figura 1.

Efeito da sazonalidade sobre a atividade da enzima β-glicosidase em solos do Cerrado "stricto sensu"

Figura 2.

Efeito da sazonalidade sobre a atividade da enzima β-glicosidase em solos de Mata Mesófila

CONCLUSÕES: A atividade da enzima β-glicosidase se mostrou bastante sensível às condições climáticas ocasionadas pelos diferentes períodos sazonais. A alta atividade biológica do solo nas estações chuvosas, é responsável pelos maiores valores de atividade enzimática encontrados nas estações de primavera e verão. A ausência de atividade no período de inverno, se deve aos menores valores de temperatura e taxa de umidade observados nesse período. A atividade microbiana tende a diminuir em períodos com temperaturas mais amenas e menores taxas de umidade.

AGRADECIMENTOS: CNPq e CAPES

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BALDRIAN, Petr et al. Responses of the extracellular enzyme activities in hardwood forest to soil temperature and seasonality and the potential effects of climate change. Soil Biology and Biochemistry, v. 56, p. 60-68, 2013.
BASTIDA, Agatha et al. A single step purification, immobilization, and hyperactivation of lipases via interfacial adsorption on strongly hydrophobic supports. Biotechnology and bioengineering, v. 58, n. 5, p. 486-493, 1998. CRIQUET, S. et al. Endoglucanase and β-glycosidase activities in an evergreen oak litter: annual variation and regulating factors. Soil Biology and Biochemistry, v. 34, n. 8, p. 1111-1120, 2002.
DENG, S. P.; TABATABAI, M. A. Effect of tillage and residue management on enzyme activities in soils: III. Phosphatases and arylsulfatase. Biology and Fertility of Soils, v. 24, n. 2, p. 141-146, 1997.
MARGESIN, R.; ZIMMERBAUER, A.; SCHINNER, F. Monitoring of bioremediation by soil biological activities. Chemosphere, v. 40, n. 4, p. 339-346, 2000.
NDIAYE, E. L. et al. Integrative biological indicators for detecting change in soil quality. American Journal of Alternative Agriculture, v. 15, n. 1, p. 26-36, 2000.
PRIETZEL, Jörg. Arylsulfatase activities in soils of the Black Forest/Germany—seasonal variation and effect of (NH4)2SO4 fertilization. Soil Biology and Biochemistry, v. 33, n. 10, p. 1317-1328, 2001.
TAYLOR, J. P. et al. Comparison of microbial numbers and enzymatic activities in surface soils and subsoils using various techniques. Soil Biology and Biochemistry, v. 34, n. 3, p. 387-401, 2002.
TURNER, Benjamin L. et al. β-Glucosidase activity in pasture soils. Applied Soil Ecology, v. 20, n. 2, p. 157-162, 2002.
WITTMANN, Christoph et al. Areal activities and stratification of hydrolytic enzymes involved in the biochemical cycles of carbon, nitrogen, sulphur and phosphorus in podsolized boreal forest soils. Soil Biology and Biochemistry, v. 36, n. 3, p. 425-433, 2004.