Published February 1, 2016
| Version v1
Publication
Open
Temperature sensitivity of soil enzymes along an elevation gradient in the Peruvian Andes
Creators
- 1. University of Edinburgh
- 2. Smithsonian Tropical Research Institute
- 3. UK Centre for Ecology & Hydrology
- 4. Lancaster University
- 5. University of Manchester
- 6. Pontifical Catholic University of Peru
- 7. Australian National University
Description
Soil enzymes are catalysts of organic matter depolymerisation, which is of critical importance for ecosystem carbon (C) cycling. Better understanding of the sensitivity of enzymes to temperature will enable improved predictions of climate change impacts on soil C stocks. These impacts may be especially large in tropical montane forests, which contain large amounts of soil C. We determined the temperature sensitivity (Q 10) of a range of hydrolytic and oxidative enzymes involved in organic matter cycling from soils along a 1900 m elevation gradient (a 10 °C mean annual temperature gradient) of tropical montane forest in the Peruvian Andes. We investigated whether the activity (V max) of selected enzymes: (i) exhibited a Q 10 that varied with elevation and/or soil properties; and (ii) varied among enzymes and according to the complexity of the target substrate for C-degrading enzymes. The Q 10 of V max for β-glucosidase and β-xylanase increased with increasing elevation and declining mean annual temperature. For all other enzymes, including cellobiohydrolase, N-acetyl β-glucosaminidase and phosphomonoesterase, the Q 10 of V max did not vary linearly with elevation. Hydrolytic enzymes that degrade more complex C compounds had a greater Q 10 of V max, but this pattern did not apply to oxidative enzymes because phenol oxidase had the lowest Q 10 value of all enzymes studied here. Our findings suggest that regional differences in the temperature sensitivities of different enzyme classes may influence the terrestrial C cycle under future climate warming.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
إنزيمات التربة هي محفزات لإزالة بلمرة المواد العضوية، وهو أمر ذو أهمية حاسمة لدورة الكربون (C) في النظام البيئي. إن الفهم الأفضل لحساسية الإنزيمات لدرجة الحرارة سيمكن من تحسين التنبؤات بتأثيرات تغير المناخ على مخزونات التربة C. قد تكون هذه التأثيرات كبيرة بشكل خاص في الغابات الجبلية الاستوائية، التي تحتوي على كميات كبيرة من التربة C. حددنا حساسية درجة الحرارة (Q 10) لمجموعة من الإنزيمات الهيدرولية والمؤكسدة المشاركة في تدوير المواد العضوية من التربة على طول تدرج ارتفاع 1900 متر (متوسط تدرج درجة الحرارة السنوية 10 درجة مئوية) من الغابات الجبلية الاستوائية في جبال الأنديز في بيرو. لقد تحققنا مما إذا كان نشاط (V max) الإنزيمات المختارة: (1) أظهر Q 10 يختلف باختلاف الارتفاع و/أو خصائص التربة ؛ و (2) يختلف بين الإنزيمات ووفقًا لتعقيد الركيزة المستهدفة للإنزيمات المتحللة C. زاد Q 10 من V max لـ β - glucosidase و β - xylanase مع زيادة الارتفاع وانخفاض متوسط درجة الحرارة السنوية. بالنسبة لجميع الإنزيمات الأخرى، بما في ذلك سيلوبيوهيدرولاز و N - acetyl β - glucosaminidase و phosphomonoesterase، لم يتغير Q 10 من V max خطيًا مع الارتفاع. كانت الإنزيمات المائية التي تحلل مركبات C الأكثر تعقيدًا تحتوي على Q 10 أكبر من V max، لكن هذا النمط لم ينطبق على الإنزيمات المؤكسدة لأن أكسيديز الفينول كان لديه أقل قيمة Q 10 من جميع الإنزيمات التي تمت دراستها هنا. تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أن الاختلافات الإقليمية في حساسيات درجات الحرارة لفئات الإنزيمات المختلفة قد تؤثر على دورة C الأرضية في ظل الاحترار المناخي في المستقبل.Translated Description (French)
Les enzymes du sol sont des catalyseurs de dépolymérisation de la matière organique, ce qui est d'une importance cruciale pour le cycle du carbone (C) de l'écosystème. Une meilleure compréhension de la sensibilité des enzymes à la température permettra d'améliorer les prévisions des impacts du changement climatique sur les stocks de C du sol. Ces impacts peuvent être particulièrement importants dans les forêts montagnardes tropicales, qui contiennent de grandes quantités de sol C. Nous avons déterminé la sensibilité à la température (Q 10) d'une gamme d'enzymes hydrolytiques et oxydatives impliquées dans le cycle de la matière organique des sols le long d'un gradient d'élévation de 1900 m (un gradient de température annuel moyen de 10 °C) de la forêt montagnarde tropicale dans les Andes péruviennes. Nous avons examiné si l'activité (V max) des enzymes sélectionnées : (i) présentait un Q 10 qui variait en fonction de l'altitude et/ou des propriétés du sol ; et (ii) variait entre les enzymes et selon la complexité du substrat cible pour les enzymes de dégradation du C. Le Q 10 de V max pour la β-glucosidase et la β-xylanase augmentait avec l'augmentation de l'élévation et la baisse de la température moyenne annuelle. Pour toutes les autres enzymes, y compris la cellobiohydrolase, la N-acétyl β-glucosaminidase et la phosphomonoestérase, le Q 10 de V max ne variait pas linéairement avec l'élévation. Les enzymes hydrolytiques qui dégradent les composés C plus complexes avaient un Q 10 supérieur à V max, mais ce modèle ne s'appliquait pas aux enzymes oxydatives car la phénol oxydase avait la valeur Q 10 la plus faible de toutes les enzymes étudiées ici. Nos résultats suggèrent que les différences régionales dans les sensibilités à la température des différentes classes d'enzymes peuvent influencer le cycle du C terrestre dans le cadre du réchauffement climatique futur.Translated Description (Spanish)
Las enzimas del suelo son catalizadores de la despolimerización de la materia orgánica, que es de importancia crítica para el ciclo del carbono (C) del ecosistema. Una mejor comprensión de la sensibilidad de las enzimas a la temperatura permitirá mejorar las predicciones de los impactos del cambio climático en las poblaciones de C del suelo. Estos impactos pueden ser especialmente grandes en los bosques montanos tropicales, que contienen grandes cantidades de suelo C. Determinamos la sensibilidad a la temperatura (Q 10) de una gama de enzimas hidrolíticas y oxidativas involucradas en el ciclo de la materia orgánica de los suelos a lo largo de un gradiente de elevación de 1900 m (un gradiente de temperatura media anual de 10 ° C) del bosque montano tropical en los Andes peruanos. Investigamos si la actividad (V máx) de las enzimas seleccionadas: (i) exhibía una Q 10 que variaba con la elevación y/o las propiedades del suelo; y (ii) variaba entre las enzimas y de acuerdo con la complejidad del sustrato objetivo para las enzimas degradantes de C. El Q 10 de V máx para β-glucosidasa y β-xilanasa aumentó con el aumento de la elevación y la disminución de la temperatura media anual. Para todas las demás enzimas, incluidas la celobiohidrolasa, la N-acetil β-glucosaminidasa y la fosfomonoesterasa, el Q 10 de V max no varió linealmente con la elevación. Las enzimas hidrolíticas que degradan compuestos C más complejos tuvieron un mayor Q 10 de V máx, pero este patrón no se aplicó a las enzimas oxidativas porque la fenol oxidasa tuvo el valor Q 10 más bajo de todas las enzimas estudiadas aquí. Nuestros hallazgos sugieren que las diferencias regionales en las sensibilidades a la temperatura de diferentes clases de enzimas pueden influir en el ciclo C terrestre bajo el calentamiento climático futuro.Files
10.1007%2Fs10533-015-0176-2.pdf.pdf
Files
(692.2 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:b0369f1d4a647ed0fa9040ad50ffa503
|
692.2 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- حساسية درجة حرارة إنزيمات التربة على طول تدرج الارتفاع في جبال الأنديز في بيرو
- Translated title (French)
- Sensibilité à la température des enzymes du sol le long d'un gradient d'altitude dans les Andes péruviennes
- Translated title (Spanish)
- Sensibilidad a la temperatura de las enzimas del suelo a lo largo de un gradiente de elevación en los Andes peruanos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2282938434
- DOI
- 10.1007/s10533-015-0176-2
References
- https://openalex.org/W1493279345
- https://openalex.org/W1543842230
- https://openalex.org/W1590169455
- https://openalex.org/W1880226459
- https://openalex.org/W1930323511
- https://openalex.org/W1959144024
- https://openalex.org/W1983500166
- https://openalex.org/W1987960827
- https://openalex.org/W1994362240
- https://openalex.org/W1995183550
- https://openalex.org/W1996387110
- https://openalex.org/W2002127674
- https://openalex.org/W2003334052
- https://openalex.org/W2006261950
- https://openalex.org/W2011775519
- https://openalex.org/W2013680469
- https://openalex.org/W2021618803
- https://openalex.org/W2022166809
- https://openalex.org/W2024433032
- https://openalex.org/W2029709627
- https://openalex.org/W2037924950
- https://openalex.org/W2041641720
- https://openalex.org/W2053603609
- https://openalex.org/W2077059968
- https://openalex.org/W2083857556
- https://openalex.org/W2093228682
- https://openalex.org/W2102791552
- https://openalex.org/W2103160998
- https://openalex.org/W2105989018
- https://openalex.org/W2107159688
- https://openalex.org/W2110428327
- https://openalex.org/W2112828989
- https://openalex.org/W2113806372
- https://openalex.org/W2114371175
- https://openalex.org/W2116357239
- https://openalex.org/W2120446449
- https://openalex.org/W2123757210
- https://openalex.org/W2125724687
- https://openalex.org/W2128837721
- https://openalex.org/W2136009149
- https://openalex.org/W2142643148
- https://openalex.org/W2143078583
- https://openalex.org/W2144138018
- https://openalex.org/W2145081036
- https://openalex.org/W2157128561
- https://openalex.org/W2161832537
- https://openalex.org/W2164817238
- https://openalex.org/W2165152167
- https://openalex.org/W2167450434
- https://openalex.org/W2170273015
- https://openalex.org/W2170661551
- https://openalex.org/W2174069807
- https://openalex.org/W2315571091
- https://openalex.org/W3201757869
- https://openalex.org/W426745792