Meristemas Apicais e Formação de Padrões

Como fonte para todas as novas células da planta em crescimento, o meristema desempenha um papel importante na formação de novos órgãos e na colocação correcta desses órgãos no interior do corpo da planta. O processo pelo qual esta organização acontece é chamado formação de padrões e, nas plantas, é dirigido pelo meristema. Para realizar esta tarefa, as células meristemáticas devem ser capazes de interpretar a sua posição na planta e estabelecer um certo destino.

Por exemplo, durante o desenvolvimento de uma nova folha, as células divisórias do meristema devem diferenciar-se em vários tipos funcionais diferentes de células epidérmicas e células parenquimatosas. Contudo, não precisam de se diferenciar em células reprodutivas como as que se encontram numa flor. Como é que as células meristemáticas “sabem” no que se devem tornar? As células que dividem activamente o meristema apical utilizam sinais posicionais tais como hormonas e interacções célula-células como guias durante a diferenciação. Além disso, estas indicações posicionais resultam na activação de certos genes e na inactivação de outros genes num conjunto de células, iniciando assim o seu padrão específico de diferenciação com base na sua localização espacial na planta. Os genes específicos que são inicialmente activados nas células do meristema durante este processo são chamados genes homeoticos. Estes genes codificam uma família de factores de transcrição que, uma vez activados, determinarão o destino de uma célula, activando e inactivando toda uma série de outros genes.

Um mecanismo de expressão diferencial de genes (a activação e inactivação dos genes durante a diferenciação e desenvolvimento de órgãos) é a ligação das hormonas vegetais à superfície da célula em desenvolvimento. Hormonas como as citocininas têm demonstrado afectar a transcrição e tradução do ácido ribonucleico (RNA). Pensa-se que a presença tanto de citocininas como de outra classe de hormonas, chamadas auxinas, são importantes para o desenvolvimento adequado das raízes e dos rebentos. Em laboratório, se um conjunto de células indiferenciadas do meristema forem cultivadas em cultura, não se desenvolverão num embrião vegetal, a menos que sejam estimuladas com auxina e citoquinina. Uma elevada proporção de citocinina/auxina estimulará as células meristemáticas a desenvolver caules, folhas, e botões de flores. Por outro lado, uma elevada relação auxina/citocinina estimulará as células meristemáticas a desenvolverem raízes.