Plus-Trans藻类转化试剂

在现代生物学研究中,将外源性 DNA 引入单细胞绿藻 —— 莱茵衣藻,是探索基因功能、开展遗传工程研究的重要手段。然而,这一过程面临着巨大的挑战。莱茵衣藻具有刚性细胞壁,这一结构如同坚固的防线,阻碍了外源性 DNA 的进入,常常导致转化实验失败或转化效率极低。为了克服这一障碍,科研人员尝试了多种方法,如玻璃珠搅拌法、电穿孔法和微粒轰击法等。玻璃珠搅拌法是通过玻璃珠的机械搅拌作用,使细胞壁产生微小的破损,从而让外源性 DNA 有机会进入细胞;电穿孔法则是利用短暂的高电压脉冲,在细胞膜上形成瞬间的小孔,使 DNA 能够进入细胞内部;微粒轰击法是将 DNA 包裹在微小的金属颗粒表面,然后利用高压将这些颗粒轰击到细胞中。但遗憾的是,这些传统方法的转化效率都非常不理想,难以满足科研工作的需求。

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180701Plus Trans藻类转化试剂250ml1650.00


产品介绍


在现代生物学研究中,将外源性 DNA 引入单细胞绿藻 —— 莱茵衣藻,是探索基因功能、开展遗传工程研究的重要手段。然而,这一过程面临着巨大的挑战。莱茵衣藻具有刚性细胞壁,这一结构如同坚固的防线,阻碍了外源性 DNA 的进入,常常导致转化实验失败或转化效率极低。


为了克服这一障碍,科研人员尝试了多种方法,如玻璃珠搅拌法、电穿孔法和微粒轰击法等。玻璃珠搅拌法是通过玻璃珠的机械搅拌作用,使细胞壁产生微小的破损,从而让外源性 DNA 有机会进入细胞;电穿孔法则是利用短暂的高电压脉冲,在细胞膜上形成瞬间的小孔,使 DNA 能够进入细胞内部;微粒轰击法是将 DNA 包裹在微小的金属颗粒表面,然后利用高压将这些颗粒轰击到细胞中。但遗憾的是,这些传统方法的转化效率都非常不理想,难以满足科研工作的需求。


而 Plus Trans™ 转化试剂的出现,为莱茵衣藻的转化带来了新的突破。该试剂专门针对电转化操作进行了优化,能够在电转化过程中有效地将 DNA 递送至细胞内部,显著提高转化效率。具体表现如下:


  • 高转化体产出:对于细胞壁 (+) 藻株,使用该试剂能够获得超过 1000 个转化体 /μg DNA;对于细胞壁 (-) 藻株,也可获得超过 100 个转化体 /μg DNA。

  • 广泛的 DNA 适用性:该试剂不仅可以转化环状或线性 DNA,还能对 PCR 片段进行有效转化,为科研人员提供了更灵活的实验选择。


实验步骤(以使用 BioRad® Gene Pulser® II 转化莱茵衣藻为例)


1. 细胞复苏与培养


从冷冻状态中复活 1 瓶莱茵衣藻细胞,将其接种到 200 mL 的 TAP 培养基中。TAP 培养基为莱茵衣藻的生长提供了必要的营养物质。在标准培养条件下(如适宜的光照、温度和气体环境)培养细胞,并持续监测细胞浓度,这一过程持续 3 天。细胞浓度的监测对于后续实验的成功至关重要,因为不同生长阶段的细胞对转化操作的响应可能不同。


2. 细胞收获


当细胞浓度达到 1×10⁶ - 2×10⁶ 个细胞 /mL 时,此时细胞处于早期对数阶段,是进行转化操作的理想状态。将培养物以 2500 rpm 的转速离心 5 分钟,使细胞沉淀下来。小心弃去上清液,并尽可能完全地除去残留的液体,以避免杂质对后续实验的干扰。需要注意的是,如果细胞浓度略低于 1×10⁶ 个细胞 /mL,仍然可以进行细胞收获操作,一般不会对转化效率产生显著影响,但细胞的活力和状态应尽量保持良好。


3. 细胞清洗


将细胞沉淀重悬于 10 mL Plus - Trans 转化试剂中,这一步骤可以使细胞与转化试剂充分接触,为后续的转化过程做好准备。然后以 2500 rpm 的转速离心 5 分钟,再次沉淀细胞。弃去上清液,并仔细除去所有残留液体。重复这一清洗步骤,即再次将沉淀重悬于 10 mL Plus - Trans 转化试剂中,以 2500 rpm 离心 5 分钟,进一步确保细胞表面的杂质被去除。


4. 细胞重悬


将经过清洗的细胞重悬于 Plus - Trans 转化试剂中,调整细胞浓度至终浓度为 2×10⁸ - 3×10⁸ 个细胞 /mL。合适的细胞浓度对于提高转化效率至关重要,过高或过低的细胞浓度都可能影响 DNA 与细胞的相互作用。


5. DNA 孵育


每 250 μL 细胞悬液中加入 2 - 4 μg 线性化 DNA,然后将混合物在 4°C 下孵育 5 分钟。低温孵育可以使 DNA 与细胞表面的受体更好地结合,同时减少核酸酶对 DNA 的降解作用。


6. 电穿孔参数设置


在 BioRad® Gene Pulser® II 电穿孔仪上设置特定的电穿孔参数:电压为 500V,电容为 50 μF,电阻为 800Ω。这些参数是经过优化的,能够在保证细胞存活的前提下,使细胞膜形成合适大小的穿孔,便于 DNA 进入细胞。


7. 样品准备


在进行电穿孔之前,将 250 μL 细胞 - DNA 混合物转移到预先在冰上放置的冰冷比色皿中。低温环境可以保持细胞的活性和 DNA 的稳定性。


8. 电穿孔操作


使用设置好的参数对细胞进行电穿孔。通常情况下,电脉冲持续时间约为 30 毫秒。在电脉冲的作用下,细胞膜会形成瞬间的小孔,使 DNA 能够进入细胞内部。


9. 电穿孔后处理


电穿孔完成后,让细胞在冰上放置 15 分钟。这一过程有助于细胞膜的修复,减少细胞损伤,提高细胞的存活率。


10. 细胞转移与孵育


在室温下,将细胞转移到含有 10 mL TAP - 40 mM 蔗糖溶液的 50 mL 锥形管或烧瓶中。蔗糖溶液可以提供一定的渗透压保护,防止细胞因渗透压变化而受损。然后将细胞放入藻室中孵育 14 - 16 小时,让细胞在适宜的环境中恢复和表达外源基因。


11. 细胞收集与重悬


将孵育后的细胞以 2500 rpm 的转速离心 5 分钟,收集细胞沉淀。弃去上清液,并将沉淀重悬于 200 μL TAP 培养基中。


12. 细胞铺板与筛选


将重悬后的细胞铺在选择性 TAP 琼脂平板上。选择性培养基中含有特定的筛选标记,只有成功转化并表达相应抗性基因的细胞才能在平板上生长。将平板放入藻室中孵育 5 - 7 天,直到出现可见的菌落。需要注意的是,菌落产量会受到多种因素的影响,如质粒 DNA 的大小、选择标记的类型以及细胞的状态等。科研人员可以根据实际情况对实验条件进行优化,以获得最佳的转化效果。


综上所述,Plus Trans™ 转化试剂为莱茵衣藻的转化提供了一种高效、可靠的解决方案,通过详细且严谨的实验步骤,能够帮助科研人员更顺利地开展相关研究工作。


1. Plus Trans 藻类转化试剂适用于哪些藻类?

主要适用于单细胞绿藻莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii),包括野生型及多种突变型菌株,如 CC1690、CC2935、CC1009 等。对于其他藻类,目前缺乏足够实验数据支持,不建议使用 。


2. 试剂的储存条件和保质期是怎样的?

需储存于 2°C 至 8°C 环境,保质期为 6 个月。避免冷冻,以防影响试剂活性 。


3. 使用该试剂转化莱茵衣藻,推荐的细胞浓度是多少?

进行转化时,建议将莱茵衣藻细胞重悬于试剂中,终浓度为 2×10⁸–3×10⁸个细胞 /mL 。


4. 转化时对 DNA 有什么要求?

  • 形式:莱茵衣藻的核转化虽可用环状 DNA 实现,但使用线性化 DNA 的转化效率要高得多,为获得最多的菌落,强烈建议将载体线性化 。
  • 质量和浓度:DNA 的质量和浓度对转化效率起着核心作用。应使用高质量的纯化试剂盒(如 PureLink HQ、PureLink HiPure 或相当质量产品)进行 DNA 纯化。建议每次电穿孔使用 2 µg 的线性质粒 DNA 。


5. 我按照步骤操作,转化效率却很低,可能是什么原因?

  • 细胞状态:确保使用处于对数生长期、状态良好且无污染的藻类细胞。细胞浓度应在合适范围,若超出 2×10⁸–3×10⁸个细胞 /mL,可能影响转化效率 。
  • DNA 因素:未线性化 DNA、DNA 质量不佳(含杂质、降解等)或浓度不合适,都会导致转化效率低下 。
  • 操作问题:电穿孔参数设置不当、与试剂混合不均匀等操作失误,也可能影响最终转化效果 。


6. 转化成功后,如何筛选出阳性克隆?

质粒 DNA 是随机插入基因组的。可首先通过菌落 PCR 筛选菌落,确保启动子和目的基因完全整合,然后进一步筛选几个阳性克隆,检测目的基因的表达情况,从而挑选出表达量最高的克隆 。


7. 转化过程中,培养藻类细胞有什么注意事项?

  • 温度:莱茵衣藻 137c 的最适生长温度为 26°C,多数实验室和野生型菌株在 20–28°C 范围内生长良好,可耐受 15°C - 35°C 。
  • 光照与气体:光照培养需提供 5% 的 CO₂ 条件,以实现最大生长,在连续光照下(冷荧光白光,50±10 μE m⁻² s⁻¹ ),并在旋转摇床上以 100 - 150 rpm 的速度持续搅拌。不过,莱茵衣藻 137c 菌株可在无额外 CO₂供应的培养箱中生长。需注意,转化和铺板后,不要堆叠培养板,以确保连续均匀的光照 。
  • 设备:最佳设备是藻类生长室(如 Geneva Scientific 的 Percival 藻类室),配备可调节光源和光照计(如 LI - COR® 的 LI - 250A 光照计)。若没有,也可在标准细胞培养箱中培养,在培养箱内放置冷荧光灯,距离培养板 12 英寸以内 。


8. Plus Trans 藻类转化试剂的作用原理是什么?

在电穿孔过程中,该试剂可提高莱茵衣藻细胞壁的通透性,促进 DNA 进入细胞内部,相比传统电穿孔方法,可将转化效率提高 2 到 3 个数量级 。


9. 该试剂可以单独使用进行转化吗?

不可以,它需要配合电穿孔等方法使用,不能单独实现藻类转化 。


10. 实验操作过程中有哪些安全注意事项?

使用前必须阅读安全数据表(SDS)并严格遵循操作说明。操作时需穿戴适当的防护眼镜、实验衣物和手套。本产品仅限研究使用,不可用于诊断程序 。


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