
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
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文檔簡介
實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)的原理及應(yīng)用(RealtimeQuantitativePCR)1ppt課件實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)的原理及應(yīng)用1ppt課件講座提綱
實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理實(shí)時(shí)熒光定量PCR的幾種方法介紹實(shí)時(shí)熒光定量PCR醫(yī)學(xué)和科研中的應(yīng)用
實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理實(shí)時(shí)熒光定量PCR的幾種方法介紹實(shí)時(shí)熒光定量PCR醫(yī)學(xué)和科研中的應(yīng)用2ppt課件講座提綱實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理實(shí)時(shí)熒光定量實(shí)時(shí)熒光定量PCR定義
在PCR反應(yīng)體系中加入熒光基團(tuán),利用熒光信號累積實(shí)時(shí)監(jiān)測整個(gè)PCR進(jìn)程,最后通過標(biāo)準(zhǔn)曲線對未知模板進(jìn)行定量分析的方法3ppt課件實(shí)時(shí)熒光定量PCR定義在PCR反應(yīng)體系中加入熒光基團(tuán)實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理實(shí)時(shí)原理常規(guī)PCR技術(shù):
對PCR擴(kuò)增反應(yīng)的終點(diǎn)產(chǎn)物進(jìn)行定量和定性分析無法對起始模板準(zhǔn)確定量,無法對擴(kuò)增反應(yīng)實(shí)時(shí)檢測實(shí)時(shí)定量PCR技術(shù):利用熒光信號的變化實(shí)時(shí)檢測PCR擴(kuò)增反應(yīng)中每一個(gè)循環(huán)擴(kuò)增產(chǎn)物量的變化,通過Ct值和標(biāo)準(zhǔn)曲線的分析對起始模板進(jìn)行定量分析4ppt課件實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理定量原理介紹三個(gè)概念:擴(kuò)增曲線、熒光閾值、Ct值如何對起始模板定量?通過Ct值和標(biāo)準(zhǔn)曲線對起始模板進(jìn)行定量分析5ppt課件實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理定量原理介紹實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理-----------擴(kuò)增曲線擴(kuò)增曲線圖:
橫坐標(biāo):擴(kuò)增循環(huán)數(shù)(Cycle);縱坐標(biāo):熒光強(qiáng)度每個(gè)循環(huán)進(jìn)行一次熒光信號的收集熒光基團(tuán)熒光檢測元件6ppt課件實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理-----------擴(kuò)增曲線擴(kuò)實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理-------熒光閾值熒光信號閾值(threshold):
前15個(gè)循環(huán)信號作為熒光本底信號(baseline),即樣本的熒光背景值和陰性對照的熒光值熒光域值的缺省設(shè)置是3~15個(gè)循環(huán)的熒光信號的標(biāo)準(zhǔn)偏差的10倍手動設(shè)置:原則要大于樣本的熒光背景值和陰性對照的熒光最高值,同時(shí)要盡量選擇進(jìn)入指數(shù)期的最初階段,并且保證回歸系數(shù)大于0.99
真正的信號:熒光信號超過域值7ppt課件實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理-------熒光閾值熒光信號閾實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理-------Ct值Ct值的定義:
PCR擴(kuò)增過程中,擴(kuò)增產(chǎn)物的熒光信號達(dá)到設(shè)定的閾值時(shí)所經(jīng)過的擴(kuò)增循環(huán)次數(shù)C(t)value8ppt課件實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理-------Ct值Ct值的定義實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理-------Ct值的重現(xiàn)性橫軸:PCR反映循環(huán)數(shù)縱軸:熒光信號量Ct值的特點(diǎn):相同模板進(jìn)行96次擴(kuò)增,終點(diǎn)處產(chǎn)物量不恒定;
Ct值則極具重現(xiàn)性9ppt課件實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理-------Ct值的重現(xiàn)性橫軸實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理---------定量原理理想的PCR反應(yīng):
X=X0*2n非理想的PCR反應(yīng):
X=X0(1+Ex)nn:擴(kuò)增反應(yīng)的循環(huán)次數(shù)
X:第n次循環(huán)后的產(chǎn)物量
X0:初始模板量
Ex:擴(kuò)增效率10ppt課件實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理---------定量原理理想實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理---------定量原理在擴(kuò)增產(chǎn)物達(dá)到閾值線時(shí):XCt=X0
(1+Ex)Ct=M(1)XCt:熒光擴(kuò)增信號達(dá)到閾值強(qiáng)度時(shí)擴(kuò)增產(chǎn)物的量.在閾值線設(shè)定以后,它是一個(gè)常數(shù),我們設(shè)為M方程式(1)兩邊同時(shí)取對數(shù)得:logM=logX0
(1+Ex)Ct(2)整理方程式(2)得:
logX0=-log(1+Ex)*Ct+logM(3)Log濃度與循環(huán)數(shù)呈線性關(guān)系,根據(jù)樣品擴(kuò)增達(dá)到域值的循環(huán)數(shù)即Ct值就可計(jì)算出樣品中所含的模板量11ppt課件實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理---------定量原理在擴(kuò)實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理---------標(biāo)準(zhǔn)曲線
模板DNA量越多,熒光達(dá)到域值的循環(huán)數(shù)越少,即Ct值越小
Log濃度與循環(huán)數(shù)呈線性關(guān)系,通過已知起始拷貝數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)品可作出標(biāo)準(zhǔn)曲線,根據(jù)樣品Ct值,就可以計(jì)算出樣品中所含的模板量12ppt課件實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理---------標(biāo)準(zhǔn)曲線確定未知樣品的C(t)值通過標(biāo)準(zhǔn)曲線由未知樣品的C(t)值推算出其初始量Sample實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理絕對定量2513ppt課件確定未知樣品的C(t)值Sample實(shí)時(shí)熒光定量PCR原講座提綱
實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理實(shí)時(shí)熒光定量PCR的幾種方法介紹實(shí)時(shí)熒光定量PCR實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及應(yīng)用
實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理
實(shí)時(shí)熒光定量PCR的幾種方法介紹實(shí)時(shí)熒光定量PCR實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及應(yīng)用14ppt課件講座提綱實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理實(shí)時(shí)熒光定量非特異性熒光標(biāo)記:
1、SYBRGreen特異性熒光標(biāo)記:
2、TaqMan3、MolecularBeacon4、Amplisensor實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理---------DNA產(chǎn)物的熒光標(biāo)記QQR15ppt課件非特異性熒光標(biāo)記:實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理-------實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法1---------SYBRGreen法SYBRGreen16ppt課件實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法1---------SYBRGSYBRGreen法工作機(jī)理SYBRGreen能結(jié)合到雙鏈DNA的小溝部位SYBRGreen只有和雙鏈DNA結(jié)合后才發(fā)熒光變性時(shí),DNA雙鏈分開,無熒光復(fù)性和延伸時(shí),形成雙鏈DNA,SYBRGreen發(fā)熒光,在此階段采集熒光信號。SYBRGreen17ppt課件SYBRGreen法實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理SYBRGreenI工作原理5’3’5’3’SGNoEmissionSGSGSGExcitationSGSGSGSGSGSGSG5’3’5’3’EmissionExcitation18ppt課件實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理SYBRGreenI工實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理SYBRGreenI熔解曲線分析溫度熒光強(qiáng)度TmTm值:DNA解鏈一半時(shí)的溫度19ppt課件實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理SYBRGreenI熔實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理SYBRGreenI熔解曲線分析將溫度與熒光強(qiáng)度的變化求導(dǎo)。(-dI/dT)-dIdTTm20ppt課件實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理SYBRGreenI熔SYBRGreen法融解曲線分析融解曲線分析,單一峰無非特異性熒光定量準(zhǔn)確融解曲線分析,出現(xiàn)雜峰其他產(chǎn)物出現(xiàn)非特異性熒光,因此定量不準(zhǔn)確非特異性產(chǎn)物21ppt課件SYBRGreen法CyclenumberFlourescencCk102Ck104SampleCyclenumberLogofDNAconcentrationSYBRGreen法定量原理
模板DNA量越多,熒光達(dá)到域值的循環(huán)數(shù)越少
Log濃度與循環(huán)數(shù)呈線性關(guān)系,根據(jù)樣品Ct值,就可以計(jì)算出樣品中所含的模板量22ppt課件CyclenumberFlourescencCk102SYBRGreen法------------PCR反應(yīng)的建立反應(yīng)體系的建立及優(yōu)化:SYBRGreen使用濃度:太高抑制Taq酶活性,太低,熒光信號太弱,不易檢測Primer:引物的特異性高,否則擴(kuò)增有雜帶,定量不準(zhǔn)MgCl2的濃度:可以降低到1.5mM,以減少非特異性產(chǎn)物反應(yīng)Buffer體系的優(yōu)化反應(yīng)溫度和時(shí)間參數(shù):由酶和引物決定其他與常規(guī)PCR相同23ppt課件SYBRGreen法------------PC天為時(shí)代公司利用SYBRGreen法定量檢測樣品DNA24ppt課件天為時(shí)代公司利用SYBRGreen法定量檢測樣品DNA2SYBRGreen法應(yīng)用范圍
起始模板的測定基因型的分析融解曲線分析:可以優(yōu)化PCR反應(yīng)的條件,對常規(guī)PCR有指導(dǎo)意義,如對primer的評價(jià);可以區(qū)分單一引物、引物二聚體、變異產(chǎn)物、多種產(chǎn)物。25ppt課件SYBRGreen法SYBRGreen法優(yōu)缺點(diǎn)
對DNA模板沒有選擇性
----適用于任何DNA
使用方便
-----不必設(shè)計(jì)復(fù)雜探針非常靈敏便宜優(yōu)點(diǎn)
容易與非特異性雙鏈DNA結(jié)合,產(chǎn)生假陽性但可以通過融解曲線的分析,優(yōu)化反應(yīng)條件對引物特異性要求較高缺點(diǎn)26ppt課件SYBRGreen法與目標(biāo)序列互補(bǔ)實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法2-------TaqMan法TaqMan---水解型雜交探針5′端標(biāo)記有報(bào)告基團(tuán)(Reporter,R),如FAM、VIC等
3′端標(biāo)記有熒光淬滅基團(tuán)(Quencher,Q)
探針完整,R所發(fā)射的熒光能量被Q基團(tuán)吸收,無熒光,R與Q分開,發(fā)熒光
Taq酶有5′→3′外切核酸酶活性,可水解探針27ppt課件與目標(biāo)序列互補(bǔ)實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法2-------TaTaqMan法工作原理每擴(kuò)增一條DNA分子,釋放一個(gè)熒光信號,可以在循環(huán)過程中任一點(diǎn)檢測熒光28ppt課件TaqMan法TaqMan法PCR反應(yīng)的建立1、引物、探針的設(shè)計(jì):
探針Tm為68-70℃,<30bp,5’不能有G,G可能會淬滅熒光素,引物盡量靠近探針,擴(kuò)增片段<400bp,引物Tm為59-60℃2、反應(yīng)參數(shù)的確定:
一般為:94℃,10-20S60℃,30-60S(Taq酶5′→3′外切核酸酶活性在60℃最高)也可通過溫度梯度優(yōu)化退火溫度
72℃,45S,3、優(yōu)化引物和探針濃度:獲得最小Ct值,最大信號/背景比值引物濃度:50-900nM
探針濃度:50-250nM4、其他與常規(guī)PCR相同29ppt課件TaqMan法已肝病人血液中HBV的絕對定量目的:利用核酸檢測,縮短檢驗(yàn)時(shí)間,提高靈敏度,為診斷用藥提供依據(jù)方法:從血液中提取病毒DNA,擴(kuò)增病毒基因,以TaqMan探針進(jìn)行檢測設(shè)置對照:濃度為106、105
、104103
的標(biāo)準(zhǔn)樣品各一個(gè),設(shè)陰性和空白對照實(shí)驗(yàn)步驟:提取HBVDNA
設(shè)計(jì)特異引物設(shè)計(jì)TaqMan探針并標(biāo)記探針擴(kuò)增程序結(jié)果:獲取血液樣品中HBVDNA的精確copy數(shù)利用TaqMan法檢測血液中的HBV30ppt課件已肝病人血液中HBV的絕對定量利用TaqMan法數(shù)據(jù)分析分析結(jié)果:HBVDNA的精確copy數(shù)為3.7X105利用TaqMan法檢測血液中的HBV31ppt課件數(shù)據(jù)分析分析結(jié)果:HBVDNA的精確copy數(shù)為3.7XTaqMan法應(yīng)用范圍
起始模板的定量基因型分析目的基因定量產(chǎn)物鑒定
SNP分析32ppt課件TaqMan法TaqMan法優(yōu)缺點(diǎn)
對目標(biāo)序列的高特異性
------陰性結(jié)果確定設(shè)計(jì)相對簡單
------與目標(biāo)序列某一區(qū)域互補(bǔ)重復(fù)性比較好優(yōu)點(diǎn)
只適合一個(gè)特定的目標(biāo)委托公司標(biāo)記,價(jià)格較高不易找到本底低的探針缺點(diǎn)33ppt課件TaqMan法實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法3-------Molecularbeacon法(分子信標(biāo))標(biāo)記熒光的發(fā)夾探針環(huán)與目標(biāo)序列互補(bǔ)莖由互補(bǔ)配對序列組成環(huán)莖熒光素淬滅劑發(fā)夾型雜交探針34ppt課件實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法3-------MoleculaMolecularbeacon(分子信標(biāo))工作原理
熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)探針與DNA雜交時(shí)產(chǎn)生熒光
-----變性過程:產(chǎn)生非特異性熒光
-----延伸過程:不產(chǎn)生熒光
------退火過程:產(chǎn)生特異性熒光,檢測熒光信號35ppt課件Molecularbeacon(分子信標(biāo))工Molecularbeacon(分子信標(biāo))應(yīng)用范圍
起始模板的定量基因型分析產(chǎn)物鑒定
SNP(單核苷酸多態(tài)性)分析36ppt課件Molecularbeacon(分子信標(biāo))Molecularbeacon(分子信標(biāo))優(yōu)缺點(diǎn)高特異性:對目標(biāo)序列檢測SNP最靈敏的試劑之一熒光背景低優(yōu)點(diǎn)
只能用于一個(gè)特定目標(biāo)設(shè)計(jì)困難價(jià)格比較高缺點(diǎn)37ppt課件Molecularbeacon(分子信標(biāo))講座提綱
實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理實(shí)時(shí)熒光定量PCR的幾種方法介紹實(shí)時(shí)熒光定量PCR實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及應(yīng)用
實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理實(shí)時(shí)熒光定量PCR的幾種方法介紹
實(shí)時(shí)熒光定量PCR實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及應(yīng)用38ppt課件講座提綱實(shí)時(shí)熒光定量PCR原理實(shí)時(shí)熒光定量實(shí)時(shí)熒光定量PCR法標(biāo)準(zhǔn)樣品相對定量中的內(nèi)標(biāo)內(nèi)標(biāo)通常是β-actin、GAPDH基因等看家基因在細(xì)胞中的表達(dá)量或在基因組中的拷貝數(shù)恒定,受環(huán)境因素影響小內(nèi)標(biāo)定量結(jié)果代表了樣本中所含細(xì)胞或基因組數(shù)量絕對定量的標(biāo)準(zhǔn)樣品:已知拷貝數(shù)的質(zhì)粒DNA和體外轉(zhuǎn)入的RNA39ppt課件實(shí)時(shí)熒光定量PCR法實(shí)時(shí)熒光定量PCR法標(biāo)準(zhǔn)樣品DNA拷貝數(shù)
用于生成標(biāo)準(zhǔn)曲線的樣品如何設(shè)定?含有和待測樣品相同擴(kuò)增片段的克隆質(zhì)粒含有和待測樣品相同擴(kuò)增片段的cDNA紫外分光光度計(jì)或熒光酶標(biāo)測定濃度根據(jù)質(zhì)?;騝DNA分子量換算成拷貝數(shù),做系列稀釋40ppt課件實(shí)時(shí)熒光定量PCR法標(biāo)準(zhǔn)樣品DNA拷貝數(shù)用實(shí)時(shí)熒光定量PCR法定量方法
絕對定量檢測起始模板數(shù)的精確拷貝數(shù),通常用到標(biāo)準(zhǔn)曲線相對定量確定經(jīng)過不同處理的樣本目標(biāo)轉(zhuǎn)錄本之間基因的表達(dá)差異(不同時(shí)相)
2-△C(t)雙標(biāo)準(zhǔn)曲線法41ppt課件實(shí)時(shí)熒光定量PCR法實(shí)時(shí)熒光定量PCR法TaqMan法舉例TaqMan法研究ERBB2在乳腺腫瘤組織標(biāo)本中的表達(dá)差異42ppt課件實(shí)時(shí)熒光定量PCR法TaqMan法舉例TaqMan法舉例標(biāo)記探針使用TaqMan探針進(jìn)行雙通道熒光定量Fam標(biāo)記目標(biāo)基因探針VIC標(biāo)記看家基因探針43ppt課件TaqMan法舉例TaqMan法舉例材料準(zhǔn)備從正常乳腺組織中提取的總RNA從乳腺癌組織中提取的總RNA含ERBB2andGAPDH的質(zhì)粒用于生成標(biāo)準(zhǔn)曲線單雙通道同時(shí)進(jìn)行,獨(dú)立分析
ControlsnoRNA:陰性對照RNA+noreversetranscriptase:基因組對照44ppt課件TaqMan法舉例TaqMan法舉例反應(yīng)程序RT-qPCR反應(yīng)程序:50oC,30min95oC,15min94oC,15sec60oC,1minplateread10oC,foreverEnd35moretimes45ppt課件TaqMan法舉例TaqMan法舉例癌癥標(biāo)記物表達(dá)Color2-VICdetectionforGAPDHColor1–FAMdetectionforERBB246ppt課件TaqMan法舉例TaqMan法舉例實(shí)驗(yàn)結(jié)果單雙通道相互驗(yàn)證47ppt課件TaqMan法舉例實(shí)驗(yàn)結(jié)果單雙通道相TaqMan法舉例實(shí)驗(yàn)結(jié)果定量Copiesng/μlTotalRNA48ppt課件TaqMan法舉例實(shí)驗(yàn)結(jié)果TaqMan法舉例實(shí)驗(yàn)結(jié)果定量分析ERBB2copies/GAPDHcopies1095/95500=0.0111052/85730=0.0122130/136000=0.0172492/130800=0.019HealthyRNATumorRNA0.01150.0180.018/0.011GraphCopiesng/μlTotalRNA49ppt課件TaqMan法舉例實(shí)驗(yàn)結(jié)果TaqMan法舉例實(shí)驗(yàn)結(jié)果表達(dá)差異HealthyTissueCarc.TissueRelativeExpressionERBB2的表達(dá)差異50ppt課件TaqMan法舉例實(shí)驗(yàn)結(jié)果TaqMan法舉例實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論通過RT-qPCR成功檢測了ERBB2基因在不同組織的表達(dá)差異;在乳腺癌組織中,ERBB2的表達(dá)量是正常水平的1.8倍51ppt課件TaqMan法舉例實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)時(shí)熒光定量PCR法SYBRGreenI法舉例利用SYBRGreen1進(jìn)行GMO定量(SGI)forGMOsoydetection52ppt課件實(shí)時(shí)熒光定量PCR法SYBRGreenSYBRGreenI法GMO概念
轉(zhuǎn)基因生物又稱遺傳修飾生物(GeneticallyModifiedOrganisms,GMO),是經(jīng)基因工程技術(shù)改變基因組構(gòu)成的生物,包括轉(zhuǎn)基因植物、轉(zhuǎn)基因微生物和轉(zhuǎn)基因動物。53ppt課件SYBRGreenI法SYBRGreenI法GMO概念1983年:首例轉(zhuǎn)基因植物-轉(zhuǎn)基因煙草1986年:轉(zhuǎn)基因植物首次進(jìn)入田間實(shí)驗(yàn)1994年:首例轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品-FlavrSavr延熟保鮮轉(zhuǎn)基因番茄進(jìn)入市場1996年-至今:轉(zhuǎn)基因作物迅猛發(fā)展期54ppt課件SYBRGreenI法SYBRGreenI法檢測方法
轉(zhuǎn)基因生物包括了特異的核酸序列,調(diào)控序列、目標(biāo)基因、報(bào)告基因通過內(nèi)源基因來對每個(gè)樣品DNA進(jìn)行定量(Normalization)
利用插入基因的定量來進(jìn)行GMO含量檢測55ppt課件SYBRGreenI法SYBRGreenI法材料準(zhǔn)備RoundupReady大豆(RTC公司,IRMM-41050-56)普通非轉(zhuǎn)基因大豆從超級市場買來的下列食物用來作為測試樣品: 大豆餅,豆制甜點(diǎn)和兩個(gè)牌子的大豆粉56ppt課件SYBRGreenI法SYBRGreenI法樣品制備標(biāo)準(zhǔn)品的制備:轉(zhuǎn)基因成分含量分別為0%,0.1%,0.5%,1%,2%和5%轉(zhuǎn)基因大豆實(shí)驗(yàn)樣本–從含大豆成分的樣本中提取DNADNAfromStandard/SamplePCRmixGMOprimersTUBE1TUBE2PCRmixLectinprimers57ppt課件SYBRGreenI法SYBRGreenI法引物設(shè)計(jì)Lectin
擴(kuò)增片段長度為318bp
其引物為:正向:5’-GAC-GCT-ATT-GTG-ACC-TCC-TC-3’,反向:5’-GAA-AGT-GTC-AAG-CTT-AAC-AGC-GAC-G-3’EPSPS
擴(kuò)增片段長度為356bp
其引物為:正向:5’-TGG-CGC-CCA-AAG-CTT-GCA-TGG-C-3’
反向:5’-CCC-CAA-GTT-CCT-AAA-TCT-TCA-AGT-3’
58ppt課件SYBRGreenI法SYBRGreenI法△C(t)定量
logA/B=logA-logB
A:EPSPSGMO
B:Lectinallbean
A/B:%GMO%GMO△C(t)
59ppt課件SYBRGreenI法SYBRGreenI法測GMO數(shù)據(jù)收集與分析
標(biāo)準(zhǔn)曲線log%GMO對應(yīng)△C(t)獲得熔解曲線分析,檢測擴(kuò)增產(chǎn)物數(shù)據(jù)處理:
C(t)EPSPS-C(t)lectin=△C(t)處理?xiàng)l件:假定兩對引物有相同的擴(kuò)增效率并且相互獨(dú)立擴(kuò)增。
60ppt課件SYBRGreenI法測GMO數(shù)據(jù)收集與分析SYBRGreenI法測GMO熔解曲線分析Tm=~92oC熔解曲線–Lectin擴(kuò)增
Tm=~8
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