Concetti Chiave
- La crescita determinata nelle piante avviene in due fasi: una iniziale di proliferazione cellulare e una successiva di distensione, che termina una volta raggiunto un numero limite di cellule.
- I meristemi primari e secondari sono fondamentali per la crescita delle piante, con i primi che si trovano all'apice degli organi e i secondi responsabili della crescita in larghezza.
- La divisione cellulare nei meristemi porta alla formazione di strutture chiave come steli e primordi fogliari, mentre le cellule sopra il meristema radicale si specializzano in floema e xilema.
- Le cellule meristematiche sono totipotenti, simili alle cellule staminali animali, e possono riprogrammarsi in risposta a stimoli, mostrando plasticità cellulare.
- Gottlieb Haberlandt ha pionieristicamente dimostrato la totipotenza delle cellule vegetali nel 1902, aprendo la strada per le moderne tecniche di coltura in vitro.
Indice
Crescita determinata e indeterminata
Crescita determinata= una prima ondata di proliferazione cellulare, dopo subentra una fase di crescita di distensione. Raggiunta la soglia di cellule, la crescita cessa.
Crescita indeterminata= si verifica e si osserva in punti particolari che sono i meristemi (regione di crescita apicale) costituita da cellule indifferenziate in attiva proliferazione, che danno origine a tutti i tipi cellulari presenti nella pianta.
Qual è il ruolo dei meristemi nella crescita?
Meristemi primari responsabili della crescita primaria si localizza sulla punta del germoglio e della radice e nelle appendici laterali.
Meristemi secondari sono responsabili della crescita in larghezza che dipende dai meristemi laterali costituiti dai cilindri di cellule meristematiche dello stelo legnoso e della radice.
Divisione e differenziazione cellulare
La divisione delle cellule meristematiche dell’apice del germoglio porta alla crescita dello stelo e al differenziamento dei primordi fogliari. Tra i primordi fogliari e lo stelo che si allunga si trovano le gemme ascellari (dotate di meristemi) che producono rami e fiori.Quando il germoglio emerge dal seme, la crescita primaria si verifica per divisione delle cellule meristematiche dell’apice radicale. Al di sopra del meristema radicale, le cellule crescono per distensione e non si dividono. Lo strato più esterno di cellule allungate costituisce l’epidermide da cui si sviluppano i peli radicali. Altre cellule si specializzano formando floema e xilema.
Il cambio vascolare è costituito da un popolazione di cellule meristematiche collocata tra xilema e floema in grado di dividersi, consentendo la crescita secondaria (radiale) della pianta.
- dimensioni ridotte che ne permettono la coltivazione in spazi limitati ed artificiali (es. camere di crescita);
- ciclo vitale breve (6-8 settimane, 6-8 generazioni all’anno;
- produce centinaia di semi;
-corredo aploide di 5 cromosomi (26.000 geni);
- nel corso dell’evoluzione sono avvenuti due eventi di poliploidizzazione (180 e 112 MYA);
- il 17% dei geni duplicati deriva da eventi di amplificazione genica;
Circa il 70% del genoma è codificante.
Totipotenza e plasticità cellulare
Le cellule meristematiche vengono paragonate alle cellule staminali degli organismi animali che si studiano in determinati step dello sviluppo embrionale.
Cellule totipotenti: danno origine a tutti i tipi di cellule presenti in organismi.
Cellule pluripotenti: non possono dare origine ad un nuovo organismi (ma solo cellule specializzate).
Le cellule somatiche vegetali possiedono la capacità di rigenerare un intero organismo.
Plasticità= possono riprogrammarsi.
Contributi di Gottlieb Haberlandt
Il botanico Gottlieb Haberlandt è stato il primo a ottenere l’evidenza sperimentale della totipotenza coltivando le cellule vegetali in soluzioni nutrienti nella speranza di rigenerare l’intera pianta (1902).
L’essenza di una soluzione nutriente in grado di supportare la crescita vegetali isolate e di frammenti di tessuti ha rallentato lo sviluppo delle colture in vitro.
De-differenziamento e differenziamento
Le cellule del mesofillo fogliare:
Non si dividono. In risposta a determinati stimoli, possiamo realizzare una risposta di cellule vegetali somatiche fortemente specializza possono essere indotte a de-differenziarsi e a dividersi.
De-differenziamento: processo che porta cellule da uno stato differenziato verso uno stato di cellula di tipo embrionale contrassegnato da cambiamenti morfologici e funzionali.
Differenziamento: somma dei processi di sviluppo che portano la cellula di tipo embrionale ad acquisire morfologia e funzioni altamente specializzate.
Il de-differenziamento cellulare è indotto da stress. Prelevando un espianto si induce uno stress, una lesione si ha informazione al nucleo che si riprogramma. I fitormoni saranno assorbiti dalle cellule andando a sviluppare proposte ben precise. La decondensazione della cromatina può avere effetti collaterali. Si ha una variabilità genetica dovuta ad una riattivazione dei trasposoni.
Domande da interrogazione
- Qual è la differenza tra crescita determinata e indeterminata nelle piante?
- Qual è il ruolo dei meristemi nella crescita delle piante?
- Come avviene la divisione e il differenziamento cellulare nelle piante?
- Cosa sono le cellule totipotenti e come si differenziano dalle cellule pluripotenti?
- Qual è il significato del de-differenziamento e differenziamento nelle cellule vegetali?
La crescita determinata si caratterizza per una fase di proliferazione cellulare seguita da una crescita di distensione che termina una volta raggiunta una certa soglia di cellule. Al contrario, la crescita indeterminata avviene nei meristemi, dove le cellule indifferenziate continuano a proliferare, dando origine a tutti i tipi cellulari della pianta.
I meristemi primari, localizzati sulla punta del germoglio e della radice, sono responsabili della crescita primaria, mentre i meristemi secondari, situati nei cilindri di cellule meristematiche dello stelo legnoso e della radice, gestiscono la crescita in larghezza.
La divisione delle cellule meristematiche dell’apice del germoglio porta alla crescita dello stelo e al differenziamento dei primordi fogliari. Le cellule sopra il meristema radicale crescono per distensione, mentre il cambio vascolare consente la crescita secondaria della pianta.
Le cellule totipotenti possono dare origine a tutti i tipi di cellule presenti in un organismo, mentre le cellule pluripotenti possono solo generare cellule specializzate, senza formare un nuovo organismo.
Il de-differenziamento è il processo che riporta cellule specializzate a uno stato embrionale in risposta a stimoli, mentre il differenziamento è il processo attraverso il quale le cellule embrionali acquisiscono morfologia e funzioni altamente specializzate.
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