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Lignin and Fiber Digestion

Kenneth J. Moore and Hans-Joachim G. Jung
Journal of Range Management
Vol. 54, No. 4 (Jul., 2001), pp. 420-430
DOI: 10.2307/4003113
Stable URL: http://www.jstor.org/stable/4003113
Page Count: 11
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Lignin and Fiber Digestion
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Abstract

Lignin is a polymer formed from monolignols derived from the phenylpropanoid pathway in vascular plants. It is deposited in the cell walls of plants as part of the process of cell maturation. Lignin is considered an anti-quality component in forages because of its negative impact on the nutritional availability of plant fiber. Lignin interferes with the digestion of cell-wall polysaccharides by acting as a physical barrier to microbial enzymes. Lignification therefore has a direct and often important impact on the digestible energy (DE) value of the forage. There are a number of plant-related factors that affect lignification in individual plants and plant communities. Lignification is under genetic control and there are considerable differences in lignin concentration and composition among species and even genotypes within species. Genetic differences in lignification are first expressed at the cellular level and are affected by biochemical and physiological activities of the cell. As cells differentiate, differences in lignification occur depending on the tissues and organs being developed. Lignification tends to be most intense in structural tissues such as xylem and sclerenchyma. Plant organs containing high concentrations of these tissues, such as stems, are less digestible than those containing lower concentrations. The relative proportion of lignified tissues and organs typically increases as plants mature so there is often a negative relationship between digestibility and maturity. All of these plant processes respond to environmental factors that can affect the extent and impact of lignification. Temperature, soil moisture, light, and soil fertility can have either direct or indirect effects on lignification. The most useful management practices for minimizing the negative effects of lignification are manipulation of the plant community such that it contains more desirable species and harvest management to maintain plants in a vegetative stage of development. /// La lignina es un polímero formado de monolignoles derivados de la vía fenilpropanoide de las plantas vasculares. Se deposita en las paredes celulares de las plantas como parte del proceso de maduración de la célula. En los forrajes, la lignina se considera como un componente anti-calidad por su impacto negativo en la disponibilidad nutricional de la fibra de la planta. La lignina interfiere con la digestión de los polisacáridos de la pared celular al actuar como barrera física para las enzimas microbianas. Por lo tanto, la lignificación tiene un impacto directo, y a menudo importante, en el valor de la energía digestible (ED) del forraje. Hay un número de factores relacionados con la planta que afectan la lignificación de las plantas individuales y de las comunidades vegetales. La lignificación esta bajo control genético y hay considerables diferencias entre especies, y aun entre genotipos de la misma especie, respecto a la concentración y composición de la lignina. Las diferencias genéticas de lignificación se expresan primeramente a nivel celular y son afectadas por las actividades bioquímicas y fisiológicas de la célula. Conforme la célula se diferencia ocurren diferencias en la lignificación, dependiendo de los tejidos y orgános que se estén desarrollando. La lignificación tiende a ser mas intensa en tejidos estructurales como el xilema y esclerénquima. Los órganos de la planta que contienen altas proporciones de estos tejidos, tales como los tallos, son menos digestibles que aquellos que contienen bajas concentraciones. La proporción de tejidos y órganos lignificados típicamente aumenta conforme la planta madura, por lo que a menudo hay una relación negativa entre la digestibilidad y madurez. Todos estos procesos de la planta responden a factores ambientales que pueden afectar la cantidad e impacto de la lignificación. La temperatura, humedad del suelo, luz y fertilidad del suelo pueden tener también efectos directos o indirectos en la lignificación. Las practicas de manejo mas útiles para minimizar los efectos negativos de la lignificación son la manipulación de las comunidades vegetales para que contengan mas especies deseables y el manejo de la cosecha para mantener las plantas en estado vegetativo.

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