Pendapat bahwa semua sel totipoten, yaitu bahwa setiap sel membawa semua informasi genetik untuk satu tumbuhan lengkap, telah dikemukakan jauh sebelumnya oleh ahli fisiologi Jerman G. Haberlandt. Percobaan-percobaan kemudian membuktikan pendapatnya, misalnya F.C. Steward di Cornell Univercity, telah menunjukkan bahwa satu sel floem wortel yang dikultur dengan baik, dapat tumbuh menjadi tanaman yang baru dan lengkap.
Rahasianya adalah harus diberi nutrien dan zat pengatur tumbuh yang tepat, untuk merangsang pembelahan sel dan pertumbuhan, dengan rangsangan luar tertentu seperti medium padat yang berfungsi memberikan dukungan orientasi medan gravitasi, dan memberikan peluang pemantapan polaritas, sehingga dapat terdiferensiasi.
Dari percobaan tersebut ditunjukkan bahwa informasi untuk semua peristiwa perkembangan dalam kehidupan tumbuhan, ada dalam setiap sel hidup dan betapa pentingnya mekanisme genetik untuk menanggulangi atau memilih informasi yang tepat pada waktunya. Setiap sel hidup yang berada dalam tumbuhan akan memperoleh kelengkapan genetik yang diturunkan oleh induknya dan merupakan sumber informasi uatuk melaksanakan kegiatan, pertumbuhan dan perkembangan.
Sumber informasi ini berada di dalam intisel (nukleus) dan sitoplasma kloroplas dan mitokondria. Setiap sel hidup pada tumbuhan menerima kelengkapan informasi genetik yang asli, yang diterimanya pada waktu proses pembelahan sel terjadi. Informasi genetik yang tepat perlu diterima oleh setiap sel pada saat pembelahan sel terjadi, sehingga setiap organ pada tumbuhan dapat berkembang pada jalurnya yang tepat.
Dalam perjalanan proses perkembangan menuju terbentuknya suatu individu tumbuhan yang utuh dan lengkap, setiap informasi yang tidak relevan atau tidak penting dengan arah perkembangannya, akan ditahan atau disimpan atau dengan kata lain tidak akan digunakan. Di dalam pemanfaatan informasi ini dalam kaitannya dengan proses perkembangan, akan menyangkut proses pengaktifan gen yang selanjutnya akan melakukan transkripsi mRNA.
Pada mRNA yang diturunkan dari DNA pada gen ini, telah terpolakan susunan asam amino yang akan membentuk protein enzim tertentu, yang selanjutnya akan digunakan dalam dalam kegiatan metabolisme dalam sel yang sesuai dengan arah perkembangannya. Proses pengaktifan gen-gen di dalam sel tersebut harus berjalan dalam urutan yang tepat artinya setiap tahap pengaktifan akan merupakan prasyarat untuk pengaktifan berikutnya.
Secara umum, bagaimana mekanisme proses pengaktifan tersebut dilaksanakan, telah diusulkan oleh ilmuwan Francis F. Jakob dan J. Monod. Jacob dan Monod menggambarkan mekanisme pengontrolan sintesis protein diatur oleh gen pengatur (regulator gene), gen operator (operator gene) dan gen struktur (structural gene).
Kombinasi gen operator dengan gen struktur disebut operon. Mekanisme kerja operon ini dikatakan bahwa gen struktur yang memprogram mRNA untuk enzim yang spesifik, berada dalam kelompok atau sendirian, masing-masing berkombinasi dengan gen operator yang berfungsi mengatur gen struktur menjadi aktif atau dalam keadaan terbuka, dan menjadi tidak aktif atau dalam keadaan tertutup.
Gen pengatur yang letaknya terpisah (bukan bagian dari operon) membentuk suatu molekul pengatur (suatu protein) yang disebut represor, yang menjaga gen operator dalam keadaan tertutup, sehingga operon berada dalam tidak aktif. Hadirnya atau penambahan suatu molekul yang disebut induser yang bergabung dengan atau menonaktifkan repressor memberi kesempatan kepada gen operator untuk berada dalam keadaan terbuka, sehingga operon diaktifkan.
Beberapa molekul lain yang disebut koreseptor dapat bertindak menutup gen dengan mengaktifkan represor kembali, sehingga operon menjadi tertutup dan menjadi tidak aktif. Molekul-molekul induser dan korepresor dapat merupakan metabolit sederhana yang terlibat dalam urutan reaksi atau metabolik.
Tidaklah sukar untuk membayangkan bahwa beberapa aktivitas metabolik sel berkaitan dengan pertumbuhan tumbuhan (misalnya sintesis dinding sel), menghasilkan molekul disamping sebagai senyawa antara dalam sintesis dinding sel, dapat pula bertindak sebagai induser operon yang berperan memprogram pembentukan mRNA yang akan mensintesis enzim sitoplasmik.
Senyawa-senyawa ini lebih lanjut dapat menghasilkan senyawa antara yang akan merangsang sintesis komponen-komponen struktural dan Iain-lain. Pada beberapa tahap, beberapa senyawa antara atau produk aktivitas metabolik, dapat pula bertindak sebagai korepresor operon sebelumnya, sesuai dengan urutannya. Proses pengaktifan satu atau kelompok operon yang spesifik akan selalu mengarah pada satu pola perkembangan.
Arab perkembangan pada satu tingkat perkembangan tumbuhan, dapat berbeda pada tingkat yang lain, meskipun kedua-duanya dikontrol oleh operon yang sama. Salah satu hal yang juga penting dalam perkembangan pada tingkat genetik pada tumbuhan ini, ialah adanya informasi yang permanen atau tetap.
Sebagai contoh untuk hal ini adalah plagiotropisme, yaitu pertumbuhan cabang-cabang yang membentuk sudut tertentu pada pohon (misal pada pinus dan ketapang). Pada beberapa pohon, plagiotropisme ini dapat bersifat sementara, yaitu akan hilang jika tunas pucuknya dipotong, tetapi pada beberapa pohon lain dapat bersifat permanen. Mekanisme kepermanenan ini belum dipahami, tetapi pengontrolan ini benar-benar penting.
