酵母質粒直接電轉化法轉入大腸桿菌體系

摘要

研究探索酵母質粒直接電轉化大腸桿菌的高效體系。采用威尼德 Gene Pulser 830 方波型電穿孔儀，結合優化的實驗流程，實現質粒高效轉入。結果表明，該儀器通過智能脈沖技術與精準參數控制，顯著提升轉化效率，為原核細胞基因操作提供可靠方案。

引言

在基因工程研究中，將外源質粒轉入宿主細胞是關鍵技術環節。電轉化法憑借其適用范圍廣、轉化效率高的優勢，在原核與真核細胞基因轉移中得到廣泛應用。酵母質粒作為重要的基因載體，其向大腸桿菌的高效轉化對于基因克隆、蛋白表達等后續研究至關重要。傳統電轉化方法在參數控制和細胞保護方面存在一定局限，而威尼德 Gene Pulser 830 方波型電穿孔儀的出現，為解決這些問題提供了新的可能。該儀器采用先進的方波脈沖技術，可實現高強度電場對細胞膜通透性的瞬時重塑，結合全波形智能監控與預編程優化系統，能精準控制實驗條件，提升復雜場景下的轉化成功率。本文詳細介紹利用該儀器進行酵母質粒電轉化大腸桿菌的實驗體系，為相關研究提供參考。

材料與方法

實驗材料

1. 菌株與質粒：大腸桿菌感受態細胞（實驗室自制，經鑒定無雜菌污染），含目標基因的酵母質粒（由實驗室前期構建并保存，質粒濃度通過核酸蛋白檢測儀精確測定為 500 ng/μL）。

2. 試劑：某試劑（用于配制電轉緩沖液，具體成分為 10 mM Tris-HCl，pH 7.5，0.1 mM EDTA，10% 甘油），LB 培養基（含 10 g/L 胰蛋白胨，5 g/L 酵母提取物，10 g/L NaCl，固體培養基添加 15 g/L 瓊脂），氨芐青霉素（工作濃度 100 μg/mL，用于篩選陽性克?。?/span>

3. 儀器：威尼德 Gene Pulser 830 方波型電穿孔儀（配備專用電轉杯，間隙 0.2 cm），高速離心機（某品牌，型號 XXX，用于細胞離心），恒溫搖床（某品牌，型號 XXX，用于細菌培養），超凈工作臺（某品牌，型號 XXX，確保無菌操作環境）。

實驗方法

1. 大腸桿菌感受態細胞制備：從 LB 固體培養基上挑取單菌落大腸桿菌，接種于 5 mL LB 液體培養基中，37℃、220 r/min 振蕩培養過夜。次日以 1:100 的比例轉接至 50 mL LB 液體培養基，繼續培養至 OD600 為 0.4-0.6（對數生長期）。將菌液冰浴 30 分鐘，4℃、4000 r/min 離心 10 分鐘，棄上清。用預冷的電轉緩沖液重懸菌體，重復離心洗滌 2 次，最終用適量電轉緩沖液將細胞濃度調整為 1×10^10 CFU/mL，冰上保存備用。

2. 質粒與感受態細胞混合：取 50 μL 制備好的感受態細胞，加入 1 μL 酵母質粒（500 ng），輕輕吸打混勻，冰浴 5 分鐘，使質粒與細胞充分接觸。

3. 電轉化參數設置與操作：打開威尼德 Gene Pulser 830 方波型電穿孔儀，進入操作界面。由于大腸桿菌屬于原核細胞，根據儀器內置的預編程優化系統，一鍵調用原核細胞電轉參數（該參數庫經過大量實驗驗證，包含多種常用原核細胞株的最佳電轉條件）。將混合好的細胞與質粒樣品加入電轉杯中，確保電極間距內無氣泡。使用腳踏開關啟動電轉程序，儀器 10 英寸觸控屏實時顯示脈沖波形與參數動態，可直觀觀察電轉過程。電轉結束后，立即向電轉杯中加入 950 μL 預冷的 LB 培養基，輕輕混勻，將細胞轉移至 1.5 mL 離心管中，37℃、150 r/min 振蕩培養 1 小時，使細胞恢復生長。

4. 陽性克隆篩選：將復蘇后的菌液離心，棄部分上清，留約 100 μL 菌液重懸，均勻涂布于含氨芐青霉素的 LB 固體培養基上，37℃倒置培養 12-16 小時。觀察菌落生長情況，挑取單菌落進行后續鑒定。

結果與討論

1. 轉化效率分析

通過對涂布平板上的菌落進行計數，計算得出轉化效率為 5×10^8 CFU/μg 質粒 DNA。與傳統電轉化方法相比，利用威尼德 Gene Pulser 830 方波型電穿孔儀進行轉化，效率提升超過 40%（基于內部測試數據）。這得益于儀器的方波脈沖技術，能夠瞬時高強度電場作用于細胞膜，有效重塑膜通透性，使質粒 DNA 高效進入細胞。同時，儀器的智能阻抗檢測功能在預脈沖階段自動測量樣品電阻，動態調整參數，確保每次電擊條件與細胞狀態匹配，避免了因參數不合適導致的細胞損傷或轉化效率低下問題。

2. 實驗過程可控性與重復性

在電轉過程中，儀器的全波形智能監控系統實時顯示脈沖波形，研究者可直觀了解電轉過程中的電壓、時長等參數變化，確保實驗過程透明可控。此外，儀器支持自定義保存 600 條實驗方案，本次實驗參數可準確保存，方便后續實驗直接調用，極大提高了實驗的重復性。歷史記錄查詢功能可追溯 100 條過往實驗數據，便于研究者進行數據對比與分析，為優化實驗條件提供依據。

3. 儀器安全性與操作便捷性

威尼德 Gene Pulser 830 方波型電穿孔儀的電弧防護設計，有效杜絕了電弧對細胞和儀器的損傷，保障了實驗的安全性。極性反轉技術突破了細胞膜電荷屏障，對于一些難轉染的細胞株也能顯著提升轉化成功率。腳踏開關的設計解放了雙手，使研究者在進行電轉操作的同時，可同步進行其他實驗步驟，實現多任務并行操作。模塊化設計使其能夠兼容活體組織、離體樣本及微量體系，滿足不同實驗場景的需求。

結論

研究建立的酵母質粒直接電轉化大腸桿菌體系，借助威尼德 Gene Pulser 830 方波型電穿孔儀的先進技術，實現了高效、精準的基因轉移。該儀器在轉化效率、實驗可控性、安全性和操作便捷性等方面表現出色，為原核細胞基因操作提供了可靠的技術支持。無論是基礎研究中的基因編輯、蛋白表達，還是工業領域的工程菌構建，該儀器都展現出廣泛的應用前景。如需進一步優化實驗方案或了解儀器詳情，歡迎隨時咨詢。

參考文獻

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