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返回数理统计理论介人植物组织培养试验设计至关重要，为了大限度地避免非试验因素对试验结果的不利影响，确保试验数据的准确性，植物组织培养试验设计应遵循随机性、可重复性和对照性三大原则。
随机性原则：指分配于各试验处理的试验对象（样本）是从总体试验材料中任意抽取的。若在同一试验中存在数个试验因素，则各试验因素施加顺序的机会也是随机的和均等的。通过随机化，一是尽量使抽取的样本能够代表总体，减少抽样误差；二是使各试验处理样本的条件尽量一致，消除或减少各处理间的人为误差，使试验因素产生的效应更加客观，以便获得正确的试验结果。例如，在愈伤组织诱导试验研究中，将来源不同的外植体随机接种到不同配方的培养基上。
可重复性原则：同一试验处理在整个试验过程中出现的次数称为重复。植物组织培养试验多采用平行重复设计（即控制某种因素的变化幅度，在同样条件下重复试验，观察其对试验结果影响的程度过设置重复试验的作用有二：一是降低试验误差，扩大试验的代表性；二是估计试验误差的大小，判断试验可靠程度。对照性原则：试验中的非试验因素很多，必须严格控制，要平衡和消除非试验因素对试验结果的影响，设置对照试验是行之有效的好方法。一般来说，在植物组织培养试验设计时，设置对照试验常用的方法有两种：空白对照（又称对照试验），指没有施加或减少试验因素的常态试验处理，例如，在抗坏血酸抑制某植物外植体褐化的试验中，试验组分别添加一定体积不同浓度的抗坏血酸溶液，而对照组只加了等体积的蒸馏水，起空白对照的作用，0相互对照（又称对比试验），指不单独设置对照组，而是用不同方式或不同物理量的试验因素处理的两个或几个试验组互为对照，例如，在光对某植物外植体愈伤组织诱导影响试验中，利用若干组外植体的不同条件处理的试验组之间进行对照，研究光照与外植体愈伤组织形成之间的关系。
