Merystemy wierzchołkowe i tworzenie wzorów

Jako źródło wszystkich nowych komórek rosnącej rośliny, merystem odgrywa ważną rolę w tworzeniu nowych narządów i w prawidłowym rozmieszczeniu tych narządów w ciele rośliny. Proces, w którym dochodzi do takiej organizacji, nazywany jest formowaniem wzorca i u roślin jest kierowany przez merystem. Aby wykonać to zadanie, komórki merystematyczne muszą być w stanie zinterpretować swoje położenie w roślinie i ustalić określone przeznaczenie.

Na przykład, podczas rozwoju nowego liścia, dzielące się komórki merystemu muszą różnicować się w kilka różnych typów funkcjonalnych komórek epidermy i komórek parenchymy. Nie muszą jednak różnicować się w komórki rozrodcze, jak te występujące w kwiatach. Jak to się dzieje, że komórki merystematyczne „wiedzą”, czym się stać? Aktywnie dziel±ce się komórki merystemu wierzchołkowego wykorzystuj± wskazówki pozycyjne, takie jak hormony i interakcje komórka-komórka, jako przewodniki podczas różnicowania. Co więcej, te wskazówki pozycyjne powodują aktywację pewnych genów i inaktywację innych genów w grupie komórek, inicjując w ten sposób ich specyficzny wzorzec różnicowania oparty na ich przestrzennej lokalizacji w roślinie. Specyficzne geny, które są początkowo aktywowane w komórkach merystemu podczas tego procesu, są nazywane genami homeotycznymi. Geny te koduj± rodzinę czynników transkrypcyjnych, które po aktywacji decyduj± o losie komórki poprzez aktywację i inaktywację wielu innych genów.

Jednym z mechanizmów zróżnicowanej ekspresji genów (aktywacji i inaktywacji genów podczas różnicowania i rozwoju organów) jest wiązanie hormonów roślinnych do powierzchni rozwijającej się komórki. Wykazano, że hormony takie jak cytokininy wpływają na transkrypcję i translację kwasu rybonukleinowego (RNA). Uważa się, że obecność zarówno cytokinin, jak i innej klasy hormonów, zwanych auksynami, jest ważna dla prawidłowego rozwoju korzeni i pędów. W laboratorium, jeśli w kulturze hoduje się zestaw niezróżnicowanych komórek merystemu, nie rozwiną się one w zarodek rośliny, jeśli nie będą stymulowane auksyną i cytokininą. Wysoki stosunek cytokininy do auksyny będzie stymulował komórki merystematyczne do rozwoju łodyg, liści i pąków kwiatowych. Z drugiej strony, wysoki stosunek auksyny do cytokininy będzie stymulował komórki merystematyczne do rozwoju korzeni.