The optimal TTC dose and its chemical reduction level during soil dehydrogenase activity assay

• Autorzy: Wolinska A. , Zapasek M. , Stepniewska Z.

Warianty tytułu

PL

Optymalna dawka TTC i poziom jej chemicznej redukcji podczas oznaczeń aktywności dehydrogenaz w glebach

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC) is a dye largely used for determination of microbiological activity in soil samples by dehydrogenase assay. TTC is colourless in the oxidised form and red when reduced, due to formation of the product 1,3,5-triphenyl formazan (TPF). In this study, different doses of TTC ranging from 0.2 to 3.0% were added to six different soil types with the aim to verify the effect of chemical TTC reduction and to optimise the substrate dose in order to prevent a toxic effect on microorganisms. Regarding the technical simplicity and cost-effectiveness, the TTC assay is commonly recommended as an efficient method for determination of soil biological activity, provided that an appropriate concentration is applied, depending on the soil type. The lowest TTC levels of 0.2 and 0.5% are recommended for Albic Luvisol and Eutric Fluvisol, respectively, and the highest (2%) for Brunic Arenosol and Haplic Luvisol soils. It has also been demonstrated that DHA has biological origin in more than 90%, whilst chemical TTC reduction accounts for less than 10%, and therefore does not interfere with the correctness of the results obtained.

PL

2,3,5-chlorek trifenylotetrazoliowy (TTC) to powszechnie używany barwnik w oznaczeniach mikrobiologicznej aktywności prób glebowych za pomocą testu na aktywność dehydrogenazową. W utlenionej formie TTC jest bezbarwny zaś w zredukowanej przyjmuje barwę czerwoną z powodu wytworzenia się produktu, jakim jest 1,3,5-trifenyloformazan (TPF). W bieżącej pracy różne dawki TTC w stężeniach od 0,2 do 3% dodawano do sześciu różnych typów gleb celem zweryfikowania efektu jego chemicznej redukcji oraz zoptymalizowania dawki substratu tak by nie działała toksycznie na mikroorganizmy. Z uwagi na prostotę i stosunkowo niski koszt oznaczenia, test z użyciem TTC jest powszechnie rekomendowany do oznaczeń aktywności biologicznej gleb, pod warunkiem że będzie stosowana jego właściwa dawka, zależna od typu gleby. Wykazano, że najniższe stężenie TTC 0,2 oraz 0,5% jest właściwe odpowiednio w odniesieniu do gleby płowej spiaszczonej oraz mady rzecznej, podczas gdy wyższa jego dawka (2%) powinna być stosowana w przypadku gleb płowych właściwych (zerodowanych) i gleb płowych typowych. Wykazano ponadto, że aktywność dehydrogenaz w ponad 90% jest biologicznego pochodzenia, zaś chemiczna redukcja TTC stanowi mniej niż 10%, stąd nie wpływa na prawidłowość uzyskiwanych wyników.

Słowa kluczowe

EN

TTC zob.2,3,5-triphenyltetrazolium chloride; chemical reduction; 2,3,5-triphenyltetrazoliumchloride; soil dehydrogenase; enzyme activity; soil enzyme

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Agrophysica
• Rocznik: 2016
• Tom: 23
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.303-314,fig.,ref.

Twórcy

autor

Wolinska A.

• Department of Biochemistry and Environmental Chemistry, Institute of Biotechnology, The John Paul II Catholic University of Lublin, Konstantynow 1I Str., 20-718 Lublin, Poland

autor

Zapasek M.

• Department of Biochemistry and Environmental Chemistry, Institute of Biotechnology, The John Paul II Catholic University of Lublin, Konstantynow 1I Str., 20-718 Lublin, Poland

autor

Stepniewska Z.

• Department of Biochemistry and Environmental Chemistry, Institute of Biotechnology, The John Paul II Catholic University of Lublin, Konstantynow 1I Str., 20-718 Lublin, Poland

Bibliografia

• Alef K., Nannipieri P., 1995. Methods in applied soil microbiology and biochemistry. Academic Press.
• Beloti V., Barros M.A.F., de Freitas J.C., Nero L.A., de Souza J.A., Santana E.H.W., Franco B.D.G.M., 1999. Frequency of 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC) non reducing bacteria in pasteurized milk. Revi. Microbiol., 30, 137-140.
• Bieganowski A., Witkowska-Walczak B., Gliński J., Sokołowska Z., Sławiński C., Brzezińska M., Włodarczyk T., 2013. Database of Polish arable mineral soils: a review. Int. Agrophys., 27(3), 335-350.
• Casida L., Klein D., Santoro T., 1964. Soil dehydrogenase activity. Soil Sci., 98, 371-376.
• Das S.K., Varma A., 2011. Role of Enzymes in Maintaining Soil Health. In: Soil Enzymology, Soil Biology 22 (Eds. G. Shukla, A. Varma). Springer-Verlag Berlin Heidelberg USA.
• Friedel J.K., Mölter K., Fischer W.R., 1994. Comparison and improvement of methods for determining soil dehydrogenase activity by using triphenyltetrazolium chloride and iodonitrotetrazolium chloride. Biol. Fertil. Soils, 18, 291-296.
• Ghaly A.E., Mahmoud N.S., 2006. Optimum conditions for measuring dehydrogenase activity in Aspergillus niger using TTC. Am. J. .Biochem. Biotechnol., 2(4), 186-194.
• Gong P., 1997. Dehydrogenase activity in soil: a comparison between the TTC and INT assay under their optimal conditions. Soil Biol. Biochem., 29(2), 211-214.
• International Standard ISO 237531 (2005). Soil quality – determination of dehydrogenase activity in soils, part 1: method using triphenyltetrazolium chloride (TTC).
• Januszek K., Błońska E., Stanik P., 2007. Comments concerning determination of dehydrogenase activity in soil by the TTC-formazan test (in Polish). Acta Agrophys., 9(3),635-644.
• Januszek K., Błońska E., Długa J., Socha J., 2014. Dehydrogenase activity of forest soils depends on the assay used. Int. Agrophys., 29, 47-59.
• Kumar S., Chaudhuri S., Maiti S.K., 2013. Soil dehydrogenase enzyme activity in natural and mine soils – a review. Middle-East J. Sci. Res., 13(7), 898-906.
• Lenhard G., 1956. The dehydrogenase activity in soil as a measure of the activity of soil microorganisms. Z Pflanzenernaehr Dueng Bodenkd.,73(1), 1-11.
• Mahmoud N.S, Ghaly A.E., 2004. Influence of temperature and pH on the nonenzymatic reduction of triphenyltetrazolium chloride. Biotechnol. Prog., 20, 346-353.
• Małachowska-Jutsz A., Miksch K., 2010. Applicability of selected bioindicators for the estimation of effectiveness of bioremediation of soils contaminated with hydrocarbons (in Polish). Polska Akademia Nauk, Gliwice, Poland.
• Moussa S.H., Tayel A.A., Al-Hassan A.A., Farouk A., 2013. Tetrazolium/formazan test as an efficient method to determine fungal chitosan antimicrobial activity. J. Mycol., http://dx.doi.org/10.1155/2013/753692.
• Praveen-Kumar J., Tarafdar C., 2003. 2,3,5-Triphenyltetrazolium chloride (TTC) as electron acceptor of culturable soil bacteria, fungi and actimomycetes. Biol. Fertil. Soils., 38, 186-189.
• Trevors J.T., 1984. Dehydrogenase activity in soil: A comparison between the INT and TTC assay. Soil Biol. Biochem., 14, 673-674.
• Utobo E.B., Tewari L., 2014. Soil enzymes as bioindicators of soil ecosystem statuts. Appl. Ecol. Environ. Res. 13(1), 147-169.
• von Mersi W., Schinner F., 1991. An improved and accurate method for determining the dehydrogenase activity of soils with iodonitrotetrazolium chloride. Biol. Fertil. Soils, 11, 216-220.
• Walls-Thumma D., 2000. Dehydrogenase Activity in Soil Bacteria http://www.gardenguides.com/130633-dehydrogenase-activity-soil-bacteria.html.
• Wolińska A., Bennicelli R.P., 2009. Dehydrogenase activity response to soil reoxidation process described as varied, conditioned of water potential, air porosity and oxygen availability. Pol. J. Environ. Stud., 19(3), 651-657.
• Wolińska A., Stępniewska Z. 2012. Dehydrogenase activity in the soil environment. In: Dehydrogenases (Ed. R. Canuto) Dehydrogenases, INTech Publisher, Rijeka, Croatia.
• Ishyiama M.S.M., Sasamoto K., Mizoguchi, M., He P., 1993. A new sulfonated tetrazolium salt that produces a highly water-soluble formazan dye. Chem. Pharm. Bull., 41, 1118-1122.