P l a n t a n d Soil X I , no. 2 July 1959

ETUDE DE LA DECOMPOSITION DE LA MATIERE ORGANIQUE DANS LE SOL AU MOYEN DE

CARBONE RADIOACTIF *

IV. D t ~ C O M P O S I T I O N D E S P I G M E N T S F O L I A I R E S

par PAUL SIMONART, JACQUES MAYAUDON et LADO BATISTIC

Centre de Microbiologie du Sol et de l 'Eau, Universit6 de Louvain, Hfiverl6, Belgique

I. INTRODUCTION

Dans le cadre d'6tudes sur la d6composition de mati&re organique dans le sol, on a d~termin6 la cindtique de production de CO2 aux d@ens de substrats radioactifs i e t on a 6tabli la r@artition de la radioactivit6 dans les diverses fractions organiques obtenues par transformation de ces substrats 2 a 4. Faisant suite ~ ce programme de recherches, il a paru int~ressant de suivre la d~composition dans le sol des pigments foliaires radioactifs. Cette 6tude, dont les r&ultats sont expos~s ici a permis d'~tablir que ces pigments ne se ddcomposent que lentement et que la transformation des chloro- phylles est diffdrente de celle des pigments carot~noides.

II . MI~THODES EXPERIMENTALES

Pour obtenir les pigments radioactifs on s@are du ray-grass radioactif la fraction des substances solubles 1 et on l 'extrait de fagon exhaustive & l'dther sulfurique fralchement distill& On r6unit les extraits 6th~r~s, on les lave plusieurs fois ~ l'eau distillde, on s6che au Na~SO4 anhydre et on 6vapore ~ sec. On reprend le r6sidu d'6vaporation par 2 ml d'acdtone et on s@are les pigments par chromatographie sur papier Whatman 3 MM, utilisant comme solvant un m6lange d'6ther de p~trole (p.eb. ----- 30-50 °) et de pro-

* Travail effeetu6 sous les auspices de l ' Insti tut pour l 'Encouragement de la Recherche Scientifique dans l 'Industrie et l'Agriculture (I.R.S.I.A.).

- - 1 7 6 - -

Dt~COMPOSITION DES PIGMENTS FOLIAIRES DANS LE SOL 177

panol dans le rapport volum6trique 100/1 5. On laisse migrer le solvant pendant une heure environ. Le fl-carot6ne a dans ces con- ditions un R s = 1,0 tandis que le R I des chlorophylles a et b sont respectivement 0,70 et 0,46. On ach6ve la purification de la chloro- phylle b en d6coupant la papier suivant une ligne m6diane entre les chlorophylles et on plonge le papier contenant la chlorophylle b, par son bord d~coup6, dans un m61ange d'~ther de p~trole (p.eb. =

30-60°)/chloroforme dans les proportions volum~triques 3/1. On s@are ainsi ~ l'~tat pur la chlorophylle b. On obtient le l% carotene libre de toutes impuretfis en ~luant ~ l'acfitone le pigment )aune qui migre avec le front du premier solvant.

Pour la d6composition dans le sol des deux pigments ainsi obtenus, on op~re selon la m~thode dficrite prficfidemment, de m~me que pour la mesure de dfigagement de C14Q, pour le fractionnement de la mati~re organique du sol, pour le dosage du carbone, et pour la dfitermination de la radioactivitY. La quantitfi introduite de substrat correspond ~ 4 mg C 1 2 3 4

III . Rt~SULTATS ET DISCUSSION

Ainsi que cela a 6t6 fait pour d'autres substrats radioactifs, il s'indiquait d'abord de d~terminer la cin~tique de formation de C1402 aux d@ens des pigments foliaires. Le tableau 1 donne les quantitds de C1402 form6es dans le sol par d6composition de la chlorophylle b et du ~-carot~ne. On y remarque que, m~me apr~s 30 j ours, la quantit~ de C1402 produit ne s'~l&ve qu'~ 9,51 °/o pour la chlorophylle b et

TABLEAU 1

Dfigagement de C1402 par d~compos i t ion dans le sol de la ch lorophyl l e b et du/~-carot~ne

Jours I Chlorophylle b val. in. 6.470 ] /~-Carotgne val. in. 2.180

z 7

14 3O

tota l

c/m

250,3 220, 6

50, I 92,5

613,2

%

387 3,41 0,80 1,43

I 9,51

c/m

54,5 80,6 42,9 64,7

242,3

%

2,50 3,70 t,97 2,97

11,14

* La radioact iv i t6 est expr imge en cent coups par m i n u t e (c/m). ** Le pourcentage de rad ioac t iv i t6 est expr im6e par rapport

du substrat . Ia radioact iv i t~ in i t ia le

178 PAUL SIMONART, JACQUES MAYAUDON ET LADO BATISTIC

11,14% pour le fi-carot~ne. Ces valeurs sont tr~s faibles compar6es celles que l'on obtient ~ partir du glucose 2 4 dont environ 80%

se retrouve ~ l 'dtat de CO2 apr&s la m~me p6riode. Ceci indique que les pigments foliaires ne sont que lentement d6composds dans le sol.

Ainsi que cela avait ~t6 dtabli pour les substances solubles, les protNnes ainsi que les h6micelluloses 4, on a d~termin~ la teneur en carbone et le taux de radioactivit6 des cinq fractions humiques du sol, obtenues aux d@ens des pigments foliaires.

Le tableau 2 donne la r@artition de la radioactivit~ de ces frac- tions, ~ la fin de l'exp6rience en 30 jours.

TABLEAU 2

Radioact ivi t6 des fractions humiques du sol obtenues aux d6pens des pigments

Subst ra t Chlorophylle b /5-Carotene C14 C14

Radioactivit6 * initiale. 6.470 2.180 r6siduelle ** 1.098 (16,97%) 509,9 (23,38%)

. subst, solubles *** . . . . . . . 4.372,8 (67,58%) 851,2 (59,90%)

Fractions humiques t R6parti t ion de Ia radioactivit6 t t

F 7,80 16,36 HS 4,51 28,87 t l R 22,42 15,42 RS 5,89 12,59 RR 59,38 26,80

* Radioactivit6 exprim6e en cent coups par minute. ** Pourcentage, par rappor t g la radioactivit6 initiaIe, de l 'ensemble des fractions

humiques. *** Pourcentage, par rapport ~ la radioactivit6 initiale, de l 'ensemble des substances

solubles dans l 'alcooI ~ 80 et 20%. t Signification des abr6viations: F = acides fulviques;

HS = fraction hydrolysable des acides humiques; HR = fraction non hydrolysable des acides humiques; RS = fraction hydrolysable de l 'humine; RR = fraction non hydrolysable de l 'humine.

t'~ R6part i t ion de la radioactivit6 exprimge en pourcentage, par rapport 5 la radio- aetivit6 r6siduelle du so l

Pour ce qui regarde la radioactivit~ des fractions humiques (tableau 2) on observe une grande diffdrence d'un pigment ~ l'autre. On note que le pourcentage de radioactivit~ des acides fulviques provenant du /3-carot&ne est double de celle des acides fulviques formds aux d@ens de la chlororphylle b.

Lorsqu'on compare les r6sultats obtenus par d6composition de la

DI~COMPOSITION DES PIGMENTS F O L I A I R E S DANS LE SOL 179

chlorophylle b ~ ceux relatifs aux fractions ~quivalentes produites par d6composition du glucose 4, on constate que la r@artition de la radioactivit6 dans HR, la fraction non hydrolysable des acides humiques, reprdsente 22,42% de la radioactivitd totale, tandis que la m@me fraction provenant du glucose apr~s 30 jours de d6com- position, ne repr~sente que 4,75~o. L'inverse se pr6sente pour HS, l 'humine hydrolysable, qui pour la chlorophylle best de 4,51 o/o de la radioactivit6 totale, tandis que pour le glucose cette fraction repr~sente 29,8%.

Compar6e au glucose la d6composition du/%carotene pr6sente le m@me pourcentage de radioactivit~ dans HS, cependant que HR est beaucoup plus 61ev6 avec 15,42°/o . Ceci indique que HR se forme plus facilement aux d@ens des pigments que du glucose. En ce qui concerne la fraction RS, l 'humine hydrolysable, on constate pour les deux pigments une r@artition de loin inf6rieure ~ celle du glucose; cependant la fraction RR, l 'humine non hydrolysable, est tr&s importante dans le cas de la chlorophylle b oh elle atteint 59,38%, contre 13,8% pour le glucose. La fraction RR dans le cas du/%carotene occupe une valeur interm6diaire avec 26,800/o .

R~SUM~

L a d 6 c o m p o s i t i o n d a n s le so l de p i g m e n t s fo l i a i res C 14, c h l o r o p h y l l e b e t

/5 -ca ro tene e s t t r~s l e n t e c o m p a r 6 e ~ l a d 6 c o m p o s i t i o n d u g lucose , de l ' h e m i -

ce l lu lose e t de la ce l lu lose .

C e t t e @tude a, e n o u t r e , p e r m i s d '@tabl i r q u e la f o r m a t i o n d e s s u b s t a n c e s

n o n h y d r o l y s a b l e s H R e t R R e s t p l u s a i s6e a u x d @ e n s de s p i g m e n t s q u e de

g lucose , c ' e s t l ' i n v e r s e p o u r la f o r m a t i o n d e s s u b s t a n c e s h y d r o l y s a b l e s .

Regu le 1 novembre, 1958

B I B L I O G R A P H I E

1 S i m o l l a r t , P. et M a y a l l d o n , J., l~tude de la d6composition de la matigre organique darts le sol au moyell de carbone radioactif I. - Cin@tique de l 'oxydat ion en CO~ de divers subst ra ts radioactifs. P lant and Soil 9, 367-375 (1958).

2 M a y a u d o l l , J. et S i m o n a r t , P., l~tude de la d6compositioll de la mati@re orgallique dalls le sol au moyen de earbone radioactif II. - D@eompositioll du glucose radioactif darts le sol A. Rfpar t i t ion de la radioactivit@ dans Ies fractions hmniques du sol. P lant and Soil 9, 376-380 (1958).

3 S i m o n a r t , P. et M a y a u d o n , J., l~tude de Ia d6composition de la mati~re organique dallS le sol au moyen de carbone radioactif II. - D6composition du glucose radioactif dans le sol B. R6parti t ion de la radioactivit6 dans l '~-humus. Plant and Soil 9, 381-384 (19ss).

1 8 0 D]~COMPOSITION DES PIGMENTS FOLIAIRES DANS LE SOL

4 M a y a u d o n , J. et S i m o n a r t , P., ]~tude de la d6composition de la mati~re organique dans le sol au moyen de carbone radioaetif I I I . - D6composition des substances solubles dialysables, des prot6ines et des hemicelluloses. Plant and Soil 11, 170-175 (1959),

5 L i n d , E. F., L a n e , H. C. et G l e a s o n , L. S., Partial separation of the plastid pigments by paper chromatography. Plant Physiology 28, 325-328 (1953).