Meristemos apicales y formación de patrones

Como fuente de todas las nuevas células de la planta en crecimiento, el meristemo juega un papel importante en la formación de nuevos órganos y en la correcta ubicación de esos órganos dentro del cuerpo de la planta. El proceso por el que se produce esta organización se denomina formación de patrones y, en las plantas, está dirigido por el meristema. Para llevar a cabo esta tarea, las células meristemáticas deben ser capaces de interpretar su posición en la planta y establecer un determinado destino.

Por ejemplo, durante el desarrollo de una nueva hoja, las células en división del meristemo deben diferenciarse en varios tipos funcionales diferentes de células epidérmicas y de parénquima. Sin embargo, no necesitan diferenciarse en células reproductoras como las que se encuentran en una flor. ¿Cómo es que las células meristemáticas «saben» en qué convertirse? Las células del meristemo apical, que se dividen de forma activa, utilizan señales posicionales como las hormonas y las interacciones célula-célula como guías durante la diferenciación. Además, estas señales posicionales provocan la activación de ciertos genes y la inactivación de otros en un conjunto de células, iniciando así su patrón de diferenciación específico basado en su ubicación espacial en la planta. Los genes específicos que se activan inicialmente en las células del meristemo durante este proceso se denominan genes homeóticos. Estos genes codifican una familia de factores de transcripción que, una vez activados, determinarán el destino de una célula activando e inactivando toda una serie de otros genes.

Un mecanismo de expresión génica diferencial (la activación e inactivación de genes durante la diferenciación y el desarrollo de órganos) es la unión de las hormonas vegetales a la superficie de la célula en desarrollo. Se ha demostrado que hormonas como las citoquininas afectan a la transcripción y traducción del ácido ribonucleico (ARN). Se cree que la presencia tanto de citoquininas como de otra clase de hormonas, llamadas auxinas, es importante para el correcto desarrollo de las raíces y los brotes. En el laboratorio, si se cultiva un conjunto de células meristemáticas indiferenciadas, no se desarrollarán hasta convertirse en un embrión vegetal a menos que se les estimule con auxinas y citoquininas. Una proporción elevada de citoquinina/auxina estimulará a las células meristemáticas para que desarrollen tallos, hojas y botones florales. Por otro lado, una relación alta de auxina/citoquinina estimulará a las células meristemáticas para que desarrollen raíces.