Definizione: Cosa sono le cellule del meristema?
Le cellule del meristema sono un gruppo di cellule che risiedono sulle punte dei germogli e delle radici delle piante. Come cellule indifferenziate (o leggermente differenziate) sono considerate come cellule staminali, dato che sono l’origine di molte delle cellule che si differenziano rapidamente/specializzano e formano varie parti della pianta.
Sebbene le cellule meristematiche condividano un certo numero di caratteristiche con le cellule staminali degli animali, una delle principali differenze tra le due risiede nel fatto che le cellule meristematiche possono essere ripristinate e continuare a dividersi, il che a sua volta permette una crescita indeterminata nelle piante (a condizione che siano disponibili le risorse necessarie).
Collettivamente, le cellule meristematiche compongono tre tipi di tessuti meristematici che includono:
- Meristemi apicali
- Meristemi laterali
- Meristemi basali/intercalari (presenti in alcune piante)
* La parola meristema deriva dal greco “Meristos” che significa divisibile.
Tipi, caratteristiche e funzione
Le cellule del meristema sono classificate in base alla loro origine e alla loro posizione nella pianta. Per questo motivo, ci sono due classificazioni principali. Diversi tipi di queste cellule hanno varie caratteristiche e funzioni che contribuiscono alla crescita e allo sviluppo della pianta.
Classificazione in base all’origine
Conosciute anche come meristema primordiale o meristema procambriano, queste sono le prime e più giovani cellule meristematiche che hanno origine dall’embrione. Come tali, le cellule promeristematiche formano i primi tessuti meristematici nelle punte delle radici e dei germogli della pianta.
Oltre ad essere molto poco numerose (dato che provengono dall’embrione e si trovano in piante molto giovani), queste cellule sono indifferenziate. Tuttavia, alla fine passano attraverso la divisione cellulare per produrre cellule meristematiche primarie.
Meristema primario
Le cellule meristematiche primarie nascono dal promeristema e costituiscono la punta apicale (presente sulla punta del germoglio) così come il promeristema radicale. Sono quindi più numerose rispetto alle cellule promeristematiche e svolgono un ruolo importante come origine dei tessuti primari (crescita primaria).
* Con cellule che si dividono attivamente, il tessuto meristematico primario produce la corteccia, l’epidermide, il midollo e le foglie di una pianta.
Cellule meristematiche secondarie
Queste cellule sono prodotte da cellule meristematiche primarie che si trovano negli apici dei germogli e nelle radici delle piante. A differenza dei tipi di cellule precedenti, le cellule meristematiche secondarie sono prodotte una volta che la pianta ha già iniziato a svilupparsi. Sono coinvolte nella produzione di tessuti secondari tra cui i fasci vascolari (xilema e floema).
* Un altro gruppo di cellule note come cellule meristematiche terziarie nel meristema terziario hanno dimostrato di svilupparsi dai tessuti parenchimatici. Queste cellule risiedono nella corteccia e nel tessuto vascolare delle piante.
* Nelle piante, le cellule meristematiche primarie e secondarie contribuiscono alla crescita primaria e secondaria della pianta. Le cellule meristematiche apicali nelle radici e nei germogli contribuiscono alla crescita primaria che porta la pianta ad allungarsi, mentre il cambio vascolare e il cambio sughero che compongono i meristemi laterali contribuiscono alla crescita secondaria (rendendo la pianta più larga).
Classificazione in base alla loro posizione/posizione
Le cellule del meristema apicale si trovano nei punti di crescita della pianta. Come tali, sono presenti nel germoglio, nelle radici e nei rami della pianta. In questi luoghi, contribuiscono alla lunghezza della pianta.
Durante la divisione, le cellule del meristema apicale producono nuove cellule meristematiche che risiedono nella punta del germoglio e nelle radici. Alcune delle nuove cellule, tuttavia, si differenziano per produrre cellule specializzate che formano diversi tessuti della pianta.
Utilizzando le interazioni da cellula a cellula e gli ormoni che agiscono come indicazioni di posizione, le cellule del meristema apicale non solo sono in grado di specializzarsi in funzioni specifiche (formando così tessuti specifici), ma anche di stabilirsi in determinate parti della pianta. Attraverso gli spunti posizionali, certi geni vengono attivati o inibiti, regolando così il modello di differenziazione.
Il meristema apicale si divide in (SAM) meristema apicale del germoglio (cellule situate all’estremità dei rami e all’estremità della pianta) e il (RAM) meristema apicale della radice dove le cellule si trovano all’estremità di ogni radice.
Il meristema primario è basale al meristema apicale di ripresa (SAM) ed è composto da cellule che sono considerate allo stadio embrionale.
Queste cellule meristematiche sono divise nelle seguenti parti:
Protoderma
La differenziazione del protoderma è uno dei principali eventi dello sviluppo embrionale. Qui, le cellule dello strato cellulare protodermico iniziano a differenziarsi seguendo la polarità del meristema apicale e prima che i meristemi si formino alle estremità opposte dell’embrione.
Questa differenziazione porta alla produzione di cellule epidermiche e di conseguenza all’epidermide. Nelle radici, alcune cellule si allungano (allungamento delle pareti cellulari) e formano i peli radicali. Anche se le cellule che si formano qui hanno una parete cellulare sottile, contengono cellulosa e sostanze pectiche che aiutano a proteggere le cellule delle radici.
Inoltre, le cellule del protoderma si differenziano continuamente per produrre nuove cellule epidermiche delle radici che assicurano la continua formazione di nuovi peli radicali, dato che hanno una breve durata di vita (pochi giorni).
Nelle radici, il protoderma gioca un ruolo importante nella formazione dei peli radicali che sono coinvolti nell’assorbimento di nutrienti e acqua nel loro ambiente. L’epidermide (che è, per la maggior parte, un unico strato cellulare) copre anche tutti gli organi nel fusto delle piante, agendo così come uno strato protettivo.
Meristema terrestre
Anche se le cellule del meristema terrestre sono un tipo di meristema primario, come nel caso delle cellule del protoderma e delle cellule del procambiale primario, esse sono segregate e quindi separate dalle altre cellule. La divisione di queste cellule porta alla produzione della corteccia, del midollo e di un certo numero di altri tessuti correlati.
Le cellule del meristema terrestre, quindi, contribuiscono alla crescita e allo sviluppo della pianta attraverso la formazione di parti come la corteccia radicale. L’endoderma, situato nello strato interno della corteccia, aiuta a regolare l’accumulo di minerali nelle radici e quindi ad altre parti della pianta.
Come origine dei sistemi di tessuti terrestri, le cellule del meristema terrestre sono coinvolte nella produzione di tre tipi principali di cellule che includono:
Parenchima – Anche se possono assumere una varietà di forme, la maggior parte delle cellule del parenchima sono di forma sferica o allungata. Possono anche avere due pareti cellulari (una sottile parete primaria e una secondaria) costituite da un polistrato noto come lignina.
Queste cellule svolgono una serie di ruoli importanti legati al metabolismo (ad esempio respirazione, secrezione e immagazzinamento, tra gli altri). Per esempio, mentre il midollo è il sito di stoccaggio per la maggior parte delle piante, il mesofillo nelle foglie è il sito della fotosintesi.
* Le cellule del parenchima sono anche capaci di essere riprogrammate per formare diversi tipi di cellule quando è necessario.
Collenchima – Le cellule del collenchima servono a fornire supporto ai giovani steli e alle foglie quando si differenziano. Nei giovani steli, si trovano sotto l’epidermide (come cellule esterne della corteccia).
Per quanto riguarda la struttura, le cellule del collenchima sono allungate le cui pareti sono costituite da cellulosa e pectina. L’ispessimento osservato all’angolo delle loro pareti cellulari contribuisce alla loro funzione di sostegno.
Sclerchima – Come le cellule del collenchima, anche le cellule che compongono lo sclerenchima hanno funzioni di sostegno. Come tali, hanno anche una parete cellulare secondaria più spessa che consiste di lignina.
Comprendono fibre che sono cellule allungate che agiscono come cavi di rinforzo e sclereidi di varia forma che esistono sia come cellule solitarie che in gruppi. Rispetto alle fibre, gli sclereidi hanno pareti cellulari più spesse che aiutano a sostenere il peso degli organi della pianta.
* Le cellule dello sclerenchima muoiono quando maturano e questo fa perdere loro la flessibilità. Di conseguenza, non possono fornire il supporto flessibile osservato nelle cellule del collenchima.
Procambium
Il procambium è composto da cellule allungate caratterizzate da un grande nucleo, citoplasma denso e proplastidi. La differenziazione di queste cellule porta alla produzione del tessuto vascolare della pianta (xilema primario e floema nelle piante). Vari tipi di vasi si sviluppano in fasi diverse e servono a funzioni diverse.
Questi includono:
Protoxilema – Coinvolto nel trasporto dell’acqua quando le radici della pianta si allungano. La presenza di anelli anulari nel protoxilema fornisce anche una funzione di supporto.
Metaxilema – Si trova nelle parti allungate delle radici ed è coinvolto nello scambio di acqua e minerali.
Cellule floema – Si trovano tra i bracci del protoxilema e formano il floema. Sono coinvolte nel trasporto di materiale alimentare durante la vita adulta della pianta.
Cellule meristematiche intercalari
Le cellule del meristema intercalare si trovano tra i segmenti di organi non meristematici (per esempio sopra i nodi, la base delle foglie giovani, ecc.) Si dice che queste cellule hanno origine da cellule meristematiche primarie e tendono a perdere la loro natura meristematica man mano che diventano permanenti. Queste cellule si trovano nelle piante monocotiledoni come l’erba (bambù ecc.).
Cellule meristematiche laterali
Queste cellule si trovano parallelamente ai lati degli organi (lato laterale/lungo il fusto) dove contribuiscono alla circonferenza/spessore della pianta. Le cellule che compongono il meristema laterale sono caratterizzate dalla loro forma rettangolare che si sviluppa lungo un piano.
* I tessuti secondari prodotti dalle cellule del meristema laterale includono il cambio vascolare e il cambio sughero nell’epidermide.
* Le cellule del cambio sughero sostituiscono quelle dell’epidermide nel fusto quando la pianta matura. Sono caratterizzate da una forma rettangolare, da vacuoli nel loro protoplasma e da tannini.
* Le cellule meristematiche che non si differenziano in cellule adulte sono note come cellule iniziali/iniziali meristematiche.
Caratteristiche generali delle cellule meristematiche
- Hanno una parete cellulare relativamente sottile e flessibile (una sottile parete di cellulosa) – A differenza delle cellule permanenti e mature (cellule differenziate), la parete cellulare delle cellule meristematiche è sottile e flessibile. Questo permette alla cellula di continuare a dividersi attivamente. Per le cellule mature e differenziate, la parete cellulare rigida influenza la capacità di dividersi attivamente.
- Le plastiche in queste cellule sono allo stadio di proplastidi
- Hanno meno E.R rispetto alle altre cellule
- Per quanto riguarda la forma, possono apparire rettangolari, ovali, sferiche o poligonali
- Mancano di spazio intercellulare tra loro – Compatte
- Mancano di vacuoli – Nel caso in cui i vacuoli siano presenti, sono di piccole dimensioni
- Sono piccole e contengono citoplasma denso
Cellule del meristema Vs. Cellule staminali
In sostanza, le cellule staminali sono cellule indifferenziate di organismi multicellulari che danno origine sia allo stesso tipo di cellule (come loro stesse) sia ad altri tipi di cellule attraverso la differenziazione.
Come negli animali, le cellule staminali nelle piante sono situate in nicchie di cellule staminali note come meristemi (protomeria e meristema primario). Qui, le cellule vegetali considerate come cellule staminali sono indifferenziate e si trovano nelle punte della pianta.
Rispetto alle cellule staminali degli animali, gli studi hanno dimostrato che le cellule staminali del meristema possono essere ripristinate anche nei casi in cui sono state rimosse. In caso di condizioni favorevoli, questo permette alla pianta di continuare a crescere.
* Qui, vale la pena notare che gli steli delle piante si trovano nel tessuto meristematico nei punti di crescita della pianta.
Adattamenti delle cellule meristematiche
– Le cellule meristematiche possono essere ripristinate – Uno degli adattamenti più benefici di è che possono essere ripristinate ripetutamente. Secondo gli studi, le cellule meristematiche possono nascere da cellule differenziate. Questo è reso possibile dal principio di feedback tra le cellule staminali e le cellule che si dividono attivamente, dove una proteina sintetizzata dalle cellule staminali aiuta a ripristinare il meristema.
– Riprogrammazione – I tipi di cellule meristematiche possono essere riprogrammati per formare diversi tipi di cellule vegetali. In particolare, questo è stato dimostrato nel caso di lesioni dei tessuti. Qui, la riprogrammazione permette di produrre tipi specifici di cellule per riparare la lesione.
– Di forma piccola, poligonale o sferica – Questa caratteristica è importante perché permette di avere un gran numero di cellule meristematiche strettamente imballate.
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