Turgor-getriebenes Pflanzenzellwachstum hängt von Zellwandstruktur und -mechanik ab. Zellwandstärkung auf Basis einer Assoziation und Wechselwirkung mit Silizium (Si) könnte zu einer verbesserten Nährstoffaufnahme und einem optimierten Wachstum und Stoffwechsel im Reis führen (oryza sativa). Die strukturelle Grundlage und die physiologischen Mechanismen der Nährstoffaufnahme und Stoffwechseloptimierung unter Si-Unterstützung bleiben jedoch unklar.

Schematische Darstellung des Einflusses von Si auf intrazelluläre biochemische Wege in Suspensionszellen von Reis.
Schematische Darstellung des Einflusses von Si auf intrazelluläre biochemische Prozesse in Reissuspensionszellen. Blaue, rote und schwarze Schrift in nummerierten Proteinen (P1–P20) zeigt Si-induzierte Hochregulierung, Herunterregulierung bzw. Nichtregulierung an. Pfeile zeigen die Regulierungsrichtung an. CW, Zellwand; PM, Plasmamembran; ER, endoplasmatisches Retikulum; TCA, Tricarbonsäurezyklus; EMP, der Embden-Meyerhof-Parnas-Pfad, d. h. Glykolyse; UDPG, Uridindiphosphat-Glukose; G-6-P, Glucose-6-phosphat; G-1-P: Glucose-1-phosphat; F-1, 6-BP, Fructose-1, 6-bisphosphat; Gly-3-P, D-Glycerinaldehyd-3-phosphat; DHAP, Dihydroxyacetonphosphat; 2PG, 2-Phosphoglycerat; PEP, Phosphoenolpyruvat; OAA, Oxalessigsäure; GSH, Glutathion; GSSG, Glutathiondisulfid; PCs, Phytochelatine.

Sheng et al. verwenden die biophysikalischen Messungen auf Einzelzellebene in Reiszellen und stellen fest, dass die starren Zellwände, die durch eine wandgebundene Form von Si als strukturelle Basis verstärkt werden, Zellmembranen stabilisieren. Dies wiederum optimiert die Aufnahme von Ammonium (NH4+) durch die Zellen in derselben Wachstumsphase, ohne dass eine Hochregulierung von Transmembran-Ammoniumtransportern erforderlich ist. Die Optimierung von Strategien zur Aufnahme von Zellnährstoffen kann die Leistung in Bezug auf Wachstum, Stoffwechsel und Stressresistenz erheblich verbessern.