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在薄层培养中,不同的器官(如花芽、营养芽、根以及单细胞毛)可以从外植体上直接(不经过愈伤组织)分化出来。在烟草的薄层培养中,所有器官都起源于亚表皮细胞。器官的分化受控于植物激素、糖、多胺、寡聚糖等化学物质以及母体植株的生理状态。环境因素(如光)和生化因素(如核酸、酶)对器官分化影响的研究,都还处于探索性研究阶段。