Meristemi apicali e formazione del modello
Come fonte di tutte le nuove cellule della pianta in crescita, il meristema gioca un ruolo importante nella formazione di nuovi organi e nel corretto posizionamento di questi organi all’interno del corpo della pianta. Il processo con cui avviene questa organizzazione è chiamato formazione del modello e, nelle piante, è diretto dal meristema. Per svolgere questo compito, le cellule meristematiche devono essere in grado di interpretare la loro posizione nella pianta e stabilire un certo destino.
Per esempio, durante lo sviluppo di una nuova foglia, le cellule in divisione del meristema devono differenziarsi in diversi tipi funzionali di cellule epidermiche e parenchimali. Tuttavia, non hanno bisogno di differenziarsi in cellule riproduttive come quelle che si trovano in un fiore. Come fanno le cellule meristematiche a “sapere” cosa diventare? Le cellule che si dividono attivamente del meristema apicale usano spunti posizionali come gli ormoni e le interazioni cellula-cellula come guide durante la differenziazione. Inoltre, questi spunti posizionali provocano l’attivazione di certi geni e l’inattivazione di altri geni in un insieme di cellule, iniziando così il loro specifico modello di differenziazione basato sulla loro posizione spaziale nella pianta. I geni specifici che vengono inizialmente attivati nelle cellule del meristema durante questo processo sono chiamati geni omeotici. Questi geni codificano una famiglia di fattori di trascrizione che, una volta attivati, determinano il destino di una cellula attivando e inattivando tutta una serie di altri geni.
Un meccanismo di espressione genica differenziale (l’attivazione e l’inattivazione dei geni durante la differenziazione e lo sviluppo degli organi) è il legame degli ormoni vegetali alla superficie della cellula in sviluppo. Ormoni come le citochinine hanno dimostrato di influenzare la trascrizione e la traduzione dell’acido ribonucleico (RNA). Si pensa che la presenza di citochinine e di un’altra classe di ormoni, chiamati auxine, sia importante per un corretto sviluppo di radici e germogli. In laboratorio, se un insieme di cellule meristematiche indifferenziate sono coltivate in coltura, non si svilupperanno in un embrione vegetale a meno che non siano stimolate con auxina e citochinina. Un alto rapporto citochinina/auxina stimolerà le cellule meristematiche a sviluppare steli, foglie e boccioli di fiori. D’altra parte, un alto rapporto auxina/citochinina stimolerà le cellule meristematiche a sviluppare radici.