质粒总是难转入?看看这套冻融法,让基因转化更简单

学术   科学   2025-01-13 07:32   北京  

本文通过ChatGLM/GPT进行辅助对近期Bio-protocol 期刊发表的方案进行解读和概括,若感兴趣请点击“阅读原文”查看详细的实验流程及试材。如果解读中有任何错误或遗漏,敬请指正

在进行植物基因转化实验时,质粒DNA的转入效率往往是研究人员关注的重点。然而,传统方法如电穿孔和三亲交配法尽管高效,但却对实验条件和设备有较高要求,不仅操作复杂,还容易失败。那么,有没有一种简便且高效的方案,可以避免这些繁琐步骤,提高转化成功率呢?在这方面,2025年1月5日,Bio-protocol 期刊在线发表了肯尼亚泛非大学基础科学研究所(Pan African University Institute for Basic Sciences)Beenzu Siamalube团题为“Simple and Fail-safe Method to Transform Miniprep Escherichia coli Strain K12 Plasmid DNA Into Viable Agrobacterium tumefaciens EHA105 Cells for Plant Genetic Transformation”的方法文章。

图1. 文章标题页 https://doi.org/10.21769/BioProtoc.5174
关键词根癌农杆菌 质粒DNA 冻融法 热休克 细胞活性 遗传转化 植物生物技术 大肠杆菌 马铃薯

冻融法(Freeze-thaw method)一种通过反复冻融细胞或细菌来实现基因转化的方法。其原理是利用温度的急剧变化,使细胞膜发生物理性破裂或产生暂时性孔隙,从而使外源DNA能够进入细胞内

根癌农杆菌Agrobacterium tumefaciens)具有将外源DNA转入植物细胞的天然能力,广泛应用于双子叶和单子叶植物的遗传转化研究,成为构建转基因植物的主要工具。传统转化方法包括电穿孔法、化学感受态细胞法及三亲交配法。电穿孔法通过电脉冲在细胞膜上形成孔隙以实现DNA导入,效率高但依赖昂贵设备和精确参数;化学方法如聚乙二醇(PEG)介导转化,操作简单但效率较低;三亲交配法尽管效果显著,但操作复杂、耗时长。相比之下,冻融法无需电穿孔或复杂装置,结合从大肠杆菌直接提取的高质量质粒DNA,简化了操作流程,缩短实验周期并保持较高的转化效率。尽管在处理大质粒或复杂构建时效率稍低,该方法因其低成本、高可重复性和对设备要求低等优点,已成为资源有限实验室中常用的基因转化策略,广泛应用于功能基因研究、基因编辑及转基因植物的生产研究等领域


  • 无需复杂的电穿孔或三亲交配步骤,通过冻融处理实现高效DNA导入,大幅减少操作步骤。

  • 整个操作流程在五天内可完成,大大缩短了实验周期,提高了研究效率。

  • 优化后的方法减少DNA降解,提高了Agrobacterium的质粒摄取能力,转化效率稳定可靠,适用于多种实验需求。

—————文中代表性图—————

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图2. 实验流程图形概述(来自Bio-protocol期刊

图3. 从大肠杆菌K12菌株中分离高拷贝质粒DNA(来自Bio-protocol期刊

图4. 制备的农杆菌EHA105细胞(来自Bio-protocol期刊
  • 基因功能研究
    可用于将报告基因或功能基因导入植物细胞,研究基因表达调控及其生物学功能。
  • 基因编辑工具载体导入
    ‍适用于CRISPR/Cas9等基因编辑系统载体的高效转化,推动精准基因组改造研究。
  • 转基因植物开发
    可用于构建具有改良性状的转基因植物,如提高产量或增强抗性。


这个方法的可重复性已经被本文作肯尼亚泛非大学基础科学研究所(Pan African University Institute for Basic Sciences)Beenzu Siamalube团队验证过,相关实验数据与结果请见原文的“Validation of protocol”章节

温馨提示:积极引用本文不仅是对作者创新技术和科研共享的最佳肯定,也是确保实验可复现性的重要方式。

Siamalube, B., Ehinmitan, E., Ngotho, M., Onguso, J. and Runo, S. (2025). Simple and Fail-safe Method to Transform Miniprep Escherichia coli Strain K12 Plasmid DNA Into Viable Agrobacterium tumefaciens EHA105 Cells for Plant Genetic Transformation. Bio-protocol 15(1): e5174. DOI: 10.21769/BioProtoc.5174.

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关于Bio-protocol

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