illumina基因芯片中文简介
illumina二代测序原理
illumina二代测序原理Illumina二代测序原理。
Illumina二代测序技术是一种高通量测序技术，能够快速、准确地测序DNA和RNA样本。
它的原理基于DNA合成、测序和图像分析技术，结合了高通量测序和平行测序的优势，使得它成为当前最常用的测序技术之一。
首先，Illumina二代测序技术利用DNA聚合酶和引物将DNA片段扩增成成百上千万份复制品，形成“簇”。
接着，这些“簇”被固定在玻璃芯片上，形成DNA芯片。
然后，通过化学方法将DNA片段解链，并将每个片段与荧光标记的引物结合。
在每个碱基加入的过程中，荧光信号会被记录下来。
在测序过程中，每个碱基的加入都会释放出荧光信号，这些信号会被相机捕捉到并记录下来。
然后，计算机会根据这些信号来确定每个碱基的序列。
通过这种方式，可以快速准确地测序DNA和RNA样本。
Illumina二代测序技术的优势在于其高通量、高准确性和低成本。
由于能够同时测序成百上千万份DNA片段，因此可以在较短的时间内完成大规模的测序工作。
同时，其测序错误率非常低，能够提供高质量的测序数据。
而且，由于其平行测序的特点，使得测序成本大大降低，使得大规模测序成为可能。
除此之外，Illumina二代测序技术还具有较高的灵敏度和特异性。
它能够检测到低频突变和罕见基因变异，对于研究基因组变异和发现新基因具有重要意义。
而且，由于其高通量的特点，可以同时测序多个样本，适用于大规模的研究项目。
总的来说，Illumina二代测序技术是一种高效、准确、经济的测序技术，广泛应用于基因组学、转录组学、表观基因组学等领域。
它的原理基于DNA合成、测序和图像分析技术，结合了高通量测序和平行测序的优势，使得它成为当前最常用的测序技术之一。
随着技术的不断发展，相信Illumina二代测序技术将在生命科学领域发挥越来越重要的作用。
基因芯片简介
（４）杂交信号检测
• 对于用荧光素标记经扩增（也可用其他 放大术）的序列或样品，与芯片上的 探针进行杂交，然后冲洗，采集荧光图 像。 • 图像的采集用落射荧光显微镜 或电荷偶 联装置照相机 非共聚焦激光扫描仪等进 行。
２、基因芯片对于生物分子信息检测的作用和意义 • 在生命科学领域中，基因芯片为分子生物学、 生物医学等研究提供了强有力的手段。 • 利用基因芯片技术，可研究生命体系中不同 部位、不同生长发育阶段的基因表达，比较 不同个体或物种之间的基因表达，比较正常 和疾病状态下基因及其表达的差异。 • 基因芯片技术也有助于研究不同层次的多基 因协同作用的生命过程，发现新的基因功能， 研究生物体在进化、发育、遗传过程中的规 律。
• 另一种方法是点样法。
• 基因芯片点样法首先按常规方法制备cDNA（或寡 核苷酸）探针库，然后通过特殊的针头和微喷头, 分别把不同的探针溶液，逐点分配在玻璃、尼龙或 者其它固相基底表面上不同位点,并通过物理和化学 的结合使探针被固定于芯片的相应位点。
（３）靶基因样品的制备及芯片杂交
• 根据基因芯片的检测目的不同,可以把样品制 备方法分为 • 用于表达谱测量的mRNA样品制备 • 用于多态性(或突变)研究的基因样品的制备
重组的互补序列
TATGCAATCTAG
靶序列
荧光标记的样品
共聚焦显微镜
基因芯片 获取荧光图象
杂交
探针设计 杂交结果分析
基因芯片杂交结果图
（２）基因芯片制备
• 基因芯片的制备主要有两种基本方法: • 一是在片合成法，
• 在片合成法是基于组合化学的合成原理,它通过一组 定位模板来决定基片表面上不同化学单体的偶联位 点和次序。在片合成法制备DNA芯片的关键是高空 间分辨率的模板定位技术和固相合成化学技术的精 巧结合。
Illumina测序基础知识
第一个要给大家讲的，是它这个flowcell。
Flowcell翻成中文，就叫“流动池”。
我们来看这个图片。
图片当中，我们看到一个象载玻片大小的芯片。
这个芯片里面，是做了8条通道。
在这个通道的内表面，是做了专门的化学修饰。
它的化学修饰，主要是用2种DNA 引物，把它（2种DNA引物）种在玻璃表面。
这两种（DNA引物的）序列是和接下来要测序的DNA文库的接头序列相互补的。
而且这2种引物是通过共价键，连到Flowcell上去。
之所以要用共价键连到Flowcell上去，是因为接下来有大量的液体要流过这个Flowcell，只有有共价键连接的这些DNA，才不会被冲掉。
这就是Flowcell。
再接下来，讲一下文库、和文库的制作（过程）所谓的DNA文库，实际上是许多个DNA片段，在两头接上了特定的DNA接头，型成的DNA混合物。
文库有2个特点，第1个特点，是当中这一段插入的DNA，它的序列是各种各样的。
第2个特点，它的两头的接头序列，是已知的，而且是人工特地加上去的。
要做这个文库，首先是把基因组DNA，用超声波打断。
然后打断之后，两头用酶把它补平，再用Klenow酶在3’端加上一个A碱基。
然后，再用连接酶把这个接头给连上去。
连好了接头的DNA混合物，我们就称为一个“文库”。
英文也称作“library”。
做好了Library之后，就要做桥式PCR了。
桥式PCR，实际上是把文库种到芯片上去，然后进行扩增，这样的一个过程。
这个过程，首先是把文库加入到芯片上，因为文库两头的DNA序列，和芯片上引物是互补的，所以，就会产生互补杂交。
杂交完了之后，我们在这里面加入dNP和聚合酶。
聚合酶会从引物开始，延着模板合成出一条全新的DNA链来。
新的这条链，和原来的序列是完全互补的。
接下来，我们再加入NaOH碱溶液。
DNA双链在NaOH碱溶液存在下，就解链了。
而且被液流一冲，原来的那个（模板）链，也就是没有和芯片共价连接的链，就被冲走了。
【原创】三种NGS技术的科普介绍illumina、roche、ABI
【原创】三种NGS技术的科普介绍illumina、roche、ABI转载于丁香园（苏格兰战士）【illumina & solexa公司】高通量测序原理并行合成测序技术Sequencing-By-Synthesis(SBS)可逆末端终结技术 Reversible Terminator Chemistry新技术：Two-Channel SBS技术原理：样品准备：将待测DNA(基因组DNA or 许多条DNA)用雾化或超声波随机切断成许多DNA短片段文库制备(mate-pair lib,MP)：用聚合酶和外切酶把DNA片段切成平末端，磷酸化并增加一个核苷酸黏性末端。
在片段DNA两端连上接头(ligation)，制成DNA文库(mate-pair libraries)PCR扩增：(芯片有8个纵向泳道(lane)的硅基片。
每个泳道内芯片表面有无数的被固定的单链接头。
)带接头的DNA片段变性成单链后与含有接头(单链引物)的芯片(flow cell)杂交，DNA两端接头互补匹配到芯片上的接头，形成"桥"。
进行30轮桥式扩增，形成单克隆DNA簇(cluster generation)，是为了保证信号强度。
簇形成后，使模板"桥"线性化(切断一个接头与芯片的连接)，并用ddNTP阻断模板测序/图像采集：加入4种有阻滞基团和不同荧光标记的dNTP。
这些dNTP是"可逆终止子"，3'羟基带有可化学切割的阻滞基团，使每个循环只能掺入单个碱基。
清除未反应的dNTP和试剂，此时用激光扫描芯片，读取每条模板第一轮聚合上去的核苷酸种类(拍摄4幅颜色的图像，新技术Two-Channel只需拍摄2幅图像)。
接着将这些阻滞基团和荧光基团切割，恢复3'端粘性，继续聚合第二个核苷酸。
如此循环，记录每个循环的荧光信息，最后得到序列信息（怎么切？什么试剂？）数据分析：将各DNA片段的序列拼接起来，组成完整DNA的序列测序仪：GA, MiSeq, NextSeq, HiSeq指标：output: 1Gb～1Tb (output = reads * read length)run time: 5h～5dreads/flow cell: 25*10e6～2*10e9read length:2*150～2*300bp(双末端测序，两端测序长度相同) flow cell: 1 or 2barcode: 24seq depth: 30X(10 human genomes)产品越先进 reads越多 output越多 read length越短早期产品通量低时间短 -- 目标基因小基因组测序后期产品通量高时间长 -- 全基因组人群规模测序【Roche & 454公司】一个片段(fragment) = 一个磁珠(bead) = 一条读长(read)焦磷酸测序 Pyrosequencing技术原理：1.样品输入并片段化：大的样品如基因组DNA或BAC等利用超声或氮气雾化打断，然后采用琼脂糖凝胶电泳回收或磁珠纯化，选择300-800bp的DNA片段；对于小分子的非编码RNA或者PCR产物，这一步则不需要。
illumina测序原理
illumina测序原理illumina测序是一种分子生物技术，是人类基因组测序领域最常用的序列技术。
Illumina测序可以帮助研究人员对物种基因组进行微观上的分析，以了解物种遗传和表型的变化，以及为药物开发和临床诊断提供技术支持。
本文将介绍illumina测序的原理、技术方法以及用于探索疾病的应用。
illumina测序的原理illumina测序以能够自动分辨双链DNA的激光荧光技术为基础。
它是一种借助微孔板的半结构化的、多芯片的平台，可以同时对多条双链DNA进行高通量测序。
其基本原理是，在介质中悬浮的DNA片段会在illumina仪器上被电场热像(piezo-electric heating)做成微型沉积，然后由四种激光激发激光（excitation laser）、发射激光（emission laser）、紫外线激光（UV laser）、紫外线破坏激光（UV destruction laser）对每个沉积的微粒进行精确的检测。
illumina测序的技术方法illumina测序通常由四个步骤组成：DNA片段制备、多聚合酶链反应(PCR)、样品分配和测序读取。
1、DNA片段制备：这一步是首先利用核酸在体外产生固定大小的DNA片段，然后加入抑制剂阻止PCR反应，最后将数据存储在微孔板中。
2、多聚合酶链反应(PCR)：多聚合酶链反应(PCR)使得每个DNA 片段可以得到大量的复制，以便illumina仪器可以测试它们。
3、样品分配：在这个步骤中，借助芯片的能力，illumina测序仪可以将样品放置在固定的位置上，并精确地控制它们的移动速度和沉积位置，以实现多个样品的定位和分配。
4、测序读取：这是最后一步，也是最重要的步骤，即对每一个沉积的DNA片段序列进行精确的测序，以获得每一条双链DNA的完整序列。
illumina测序用于疾病探索illumina测序不仅应用于普通的基因组测序，还可以用于探索疾病机制，鉴定敏感性突变，并检测基因组结构变异。
illumina设备及芯片介绍及临床应用
DAY 1
DAY 2
DAY 3
3 Fragment amplified DNA 7 1 Make amplified DNA
Extend/Stain samples on BeadChip
4 Precipitate & resuspend 2
Incubate amplification
8 Image BeadChip
HumanCytoSNP-12芯片
标签SNP位点均匀地覆盖整个基因组 高密度的SNP位点标记在240多种遗传疾病的相 关基因中 每个芯片有30万个SNP检测位点
பைடு நூலகம்
分辨率高：平均分辨率31kb，比传统G显带核型
分析分辨率高1000倍 每块芯片可检测12个样本 仅需200 ng的样本量
Illumina产品介绍及临床应用
主要内容
Illumina产品线
SNP微阵列技术介绍
硬件平台及芯片介绍 临床应用 总结
SNP微阵列技术介绍
3
细胞遗传学技术的发展
G显带技术的局限性
操作繁杂，需较多人力，实验周期较长
细胞培养有可能失败，从而无法获得结果 只能检测较大片段的染色体结构异常 无法分辨亚微结构的异常 对来源不明的衍生染色体无法判断
1. 与分子细胞遗传学家合作开发 2. 界面非常简单，可用于加载, 显示和数据分析 3. 自动扫描染色体畸变 4. 在检测中可以根据染色体畸变的程度设置阈值 5. 提供已发现区域的简单的数据表 6. 整合的染色体浏览器： 对比已知区域，展示出已发现染色体畸变的区域 展示出全部的染色体或者仅展示感兴趣的区域 方便地放大和缩小，便于查看细节
正常
缺失
illumina xplus原理
illumina xplus原理Illumina XPlus是一种高密度基因组测序芯片，其原理基于生物信息学和微电子技术的结合。
以下是关于Illumina XPlus原理的详细介绍：1. 生物信息学基础：Illumina XPlus芯片的设计基于生物信息学，通过对大量的基因组数据进行深度分析，确定芯片上的探针序列和位置。
这些探针用于捕获和分析基因组中的特定区域，如SNPs、基因突变、基因重复等。
2. 芯片制备：Illumina XPlus芯片的制作过程涉及到精密的微电子技术和生物工程。
首先，通过生物信息学分析确定芯片上的探针序列，这些探针由单碱基互补配对(PCR)引物合成。
随后，将合成的探针序列通过特定的生物反应，固定在芯片上的特定位置。
这一过程称为“探针制备”。
3. 样品捕获与测序：当需要进行基因组测序时，将待测样本的DNA 片段与荧光标记的探针进行杂交。
这些探针与样本DNA片段中的特定序列互补配对，从而将样本DNA片段固定在芯片上的特定位置。
通过扫描和分析芯片上的荧光标记，可以确定每个探针的位置和对应的基因组序列。
4. 数据生成与解析：Illumina XPlus芯片产生的数据包括每个探针位置的基因组序列信息以及其对应的荧光标记。
这些数据通过专门的生物信息学软件进行解析和处理，以生成最终的基因组测序结果。
这些软件包括但不限于用于数据过滤、拼接、注释等步骤，以获得准确的基因组变异信息。
总的来说，Illumina XPlus原理的核心在于生物信息学和微电子技术的结合。
通过设计特定的探针序列，捕获和分析基因组中的特定区域，再通过精密的微电子技术将样本DNA片段固定在芯片上的特定位置，最后通过生物信息学软件解析和处理数据，得到准确的基因组测序结果。
希望以上信息对您有所帮助。
如果还有其他疑问，欢迎继续提问。
illumina测序原理
illumina测序原理Illumina测序原理。
Illumina测序技术是一种高通量测序技术，被广泛应用于基因组学、转录组学和表观基因组学研究中。
它的原理基于DNA合成和荧光成像技术，能够快速、准确地测序大量DNA片段。
首先，DNA样本被剪碎成短片段，然后连接上测序接头。
接着，这些DNA片段被固定在玻璃芯片表面的流式单元中，形成DNA芯片。
接下来的步骤是PCR扩增，将DNA片段扩增成固定长度的DNA片段簇。
在荧光成像阶段，首先将四种碱基分别加入到PCR扩增的DNA片段簇中，每种碱基都带有一种特定的荧光标记。
然后，通过激光照射，观察每个DNA片段簇中的荧光信号，记录下每个碱基的荧光信号强度。
在数据分析阶段，根据荧光信号的强度，可以确定每个DNA片段的碱基序列。
通过对数百万个DNA片段进行多次循环，最终可以得到整个DNA样本的碱基序列。
Illumina测序技术的优势在于其高通量、高准确性和低成本。
它能够同时测序数百万个DNA片段，大大提高了测序效率。
同时，由于荧光成像技术的应用，使得测序结果具有极高的准确性。
此外，相比传统的Sanger测序技术，Illumina测序技术的成本更低，使得大规模基因组学研究变得更加可行。
总之，Illumina测序技术是一种高效、准确、经济的测序技术，为基因组学研究提供了强大的工具。
它的原理基于DNA合成和荧光成像技术，通过高通量测序，可以快速得到大量DNA片段的碱基序列，为基因组学研究提供了重要的数据支持。
Illumina测序技术的不断发展和完善，将进一步推动基因组学研究的进展，为人类健康和生命科学研究做出更大的贡献。
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DASL Assay
• 实验原理
上下游引物间延伸
PCR扩增1536倍
纯化探针
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DASL Assay
• 实验原理
芯片杂交、染色
DASL Assay
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纯化cDNA双链
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Direct Hybridization assay • 实验原理
体外转录RNA
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Direct Hybridization assay • 实验原理
Direct Hybridization assay • 实验结果
分析结果
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Illumina ’s Replication Test Illumina’
• 解码程序
Decoder Oligo Decode hyb 1 Decode hyb 2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16
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解码程序
• 确定微珠所携带的核苷酸 (颜色)步骤 = 微珠类型
– –
DASL Assay
• 实验结果
聚类分析
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DASL Assay
• 实验结果:
比较分析
Bibikova, M., et al (2004). Quantitative gene expression profiling in formalin-fixed, paraffin-embedded tissues using Universal Bead Arrays. Am J of Pathol 165, 1799-1807.
提取RNA 合成cDNA
总RNA电泳图
纯化cDNA
合成cRNA
纯化cRNA
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mRNA电泳图
Direct Hybridization assay • 实验步骤
cRNA定量
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Direct Hybridization assay • 实验结果
扫描结果
•
Image of one BeadArrayTM bundle
•
Enlarged view—each bright spot is a bead with fluorescent signal
拜珐（上海）信息技术有限公司 http://www.biophΒιβλιοθήκη
• 全基因组DASL分析芯片
• 癌基因DASL芯片 96样本，502个癌 基因 • 定制DASL芯片
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Illumina microRNA芯片
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microRNA简介
microRNA芯片检测原理
microRNA芯片检测流程
(4 色)2 步 = 16 种微珠 (4 色)8 步 = 65,536 种微珠 定位并确定亮度
• 微珠的质量检验
– –
荧光筛选不能检测出的微珠被剔除 • 测定芯片上所有微珠 – 每个芯片都会有解码CD
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发表文章
• 1) Cokus SJ, Feng S, Zhang XY, et al. Shotgun bisulphite sequencing of the Arabidopsis genome reveals DNA methylation patterning, 2008, Nature, 452:215-219 • 2) Lin SM, Du P, Huber W, et al. Model-based variancestabilizing transformation for Illumina microarray data, 2008, Nucleic Acids Research, 36(2): e11 - e11 • 3) Stranger BE, Forrest MS, Dunning M, et al. Relative Impact of Nucleotide and Copy Number Variation on Gene Expression Phenotypes, 2007, Science, 315: 848-853 • 4) Teo YY, Inouye M, Small KS, et al. A genotype calling algorithm for the Illumina BeadArray platform, 2007, Bioinformatics, 23(20):2741-2746 • 5) Eisenstein M. Microarrays: Quality control, 2006, Nature, 442:1067-1070
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基因芯片合成
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各基因芯片比较
• 与其他芯片相比，微珠法合成的芯片密度更高，表面积更小，样本需 要量更小，成本更低廉。
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’s Replication Test Berkeley Biotech Biotech’
芯片序列号：1922146025 芯片类型：Human Whole Genome Expression v6.0 样本标记重复（技术重复）： A\B\C\E(左)：平均R2=0.993017 D\F(右)：R2=0.9943
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DASL Assay
• 芯片质量
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DASL Assay
• 和定量PCR相比较
r2=0.87
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纯化cRNA
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Direct Hybridization assay
• 实验原理
芯片杂交、荧光染色
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Direct Hybridization assay • 实验步骤
去除RNA
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Direct Hybridization assay • 实验原理
合成cDNA二链
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Direct Hybridization assay • 实验原理
• 部分降解的 mRNA分析 • DASL Assay
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DASL Assay
• cDNA-mediated Annealing, Selection, extension, and Ligation (DASL) • 既可以用于分析完整RNA也可以用于被甲 醛固定石蜡包埋的人体组织中已部分降解 的mRNA • 可分析保存超过12年的样品
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Illumina芯片分类
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表达谱芯片
microRNA芯片
SNP芯片
甲基化芯片
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Illumina表达谱芯片
表达谱芯片
• 完整mRNA分 析 • Direct Hybridization assay
Illumina基因芯片的合成
�每个微珠上覆盖一种基因 �微珠池中装有成百上前个 微珠 �微珠随机装配到面板上形 成微阵列 �保证微阵列中每个微珠有 30个重复 �用解码程序来确定每个微 珠中所包含的基因序列
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Illumina基因芯片的合成
BPS
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Illumina基因芯片技术简介
/ Phone: 021-34315602 Email：bpsbiopharm@
基因芯片简介
• 基因芯片
基因芯片技术是指通过微阵列(Microarray) 技术将 高密度 DNA片段阵列通过高速机器人或原位合成方 式以一定的顺序或排列方式使其附着在如玻璃片等 固相表面，以荧光标记的 DNA 探针，借助碱基互补 杂交原理，进行大量的基因表达及监测等方面研究 的最新革命性技术。
• 部分降解的 mRNA分析 • DASL Assay
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Direct Hybridization assay
• 实验原理
逆转录
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Direct Hybridization assay • 实验原理
Direct Hybridization assay • 实验步骤
芯片封闭
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Direct Hybridization assay • 实验步骤
荧光染色
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MicroRNA简介
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Illumina表达谱芯片
表达谱芯片
• 完整mRNA分 析 • Direct Hybridization assay
Direct Hybridization assay • 实验步骤
芯片杂交
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Direct Hybridization assay • 实验步骤
芯片洗脱
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DASL Assay
• 实验原理
100ng完整RNA或200ng部分降解RNA
用Oligo（dT）和随机引物逆转录
mRNA特异引物和cDNA退火