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质粒浓度总是太低 浓度总是提不上去,该怎么办?



做分子克隆、病毒包装、转染实验时,最让人头疼的问题之一莫过于——质粒提取浓度总是上不去。

明明菌液长得很好,操作步骤也严格按照说明书进行,可最终测得的质粒浓度却始终不尽如人意;有时甚至需要扩大培养体积、重复提取好几次,既耗费时间,又影响后续实验进度。图片

那么,导致质粒得率低的原因究竟有哪些?是菌株问题、培养条件问题,还是提取过程中某个容易被忽略的细节出了差错?今天,我们就从质粒制备的全流程出发,梳理影响质粒浓度的关键因素,并分享几个能够显著提高质粒产量的实用技巧,帮助大家轻松获得高质量、高浓度质粒。

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原因有哪些?

导致质粒得率低的原因通常可以归纳为以下几个方面:


1. 菌株与质粒本身因素


(1)质粒拷贝数低

不同载体的拷贝数差异很大:

高拷贝质粒:pUC系列、pGEM系列

中拷贝质粒:pET系列部分载体

低拷贝质粒:BAC、PAC、部分慢病毒载体

低拷贝质粒即使培养正常,提取量也会明显偏低。

(2)质粒过大

一般来说:

<10 kb:提取较容易

10–20 kb:得率开始下降

>20 kb:容易断裂且回收率降低

(3)插入片段毒性

某些基因表达后会抑制细菌生长、增加代谢负担、导致质粒不稳定,细菌会倾向于丢失质粒或产生突变。


2. 菌液培养问题


(1)菌液量不足

Mini Prep通常需要1–5 mL菌液

Midi Prep需要25–100 mL

Maxi Prep需要100–500 mL

培养量不足会直接导致质粒总量偏低。

(2)培养时间不合适

时间过短:细菌尚未达到高密度;

时间过长:进入衰亡期,质粒降解增加。

一般推荐:37℃振荡培养12–16 h

(3)抗生素失效

Ampicillin容易降解,培养时间过长后抗性压力下降;导致

无质粒菌快速增殖,质粒比例下降。


3. 提取过程中的损失


(1)裂解不充分

细菌没有完全裂解,会导致DNA释放不足,得率下降。

(2)中和步骤操作不当

加入中和液后,剧烈震荡、放置时间过长,可能造成质粒与沉淀一起被带走。

(3)柱子过载

硅胶柱有结合上限,如果样品太多,则DNA无法完全吸附,结果部分质粒直接流失。

(4)洗脱不充分

如果洗脱液体积太小、未静置可能会导致质粒得率偏低,建议:预热EB至50–60℃,加入后静置2–5分钟,必要时二次洗脱。


4. 测定方法导致假性低浓度


(1)NanoDrop测量误差

浓度较低时,nanodrop可能测得读数不准。

(2)残留盐离子

也会导致OD值异常,浓度不准确。

(3)存在RNA污染

有时浓度高但实际质粒少,因此对质粒要求高时需要配合琼脂糖凝胶验证。


5. 特殊载体常见问题


以下载体往往天然得率偏低:慢病毒载体(Lenti)、腺相关病毒载体(AAV)、CRISPR载体、含LTR序列载体、含重复序列载体、大片段表达载体等

对于这些质粒,可考虑选用Endura、Stbl3、Stbl2等稳定菌株,降低培养温度(30℃)以及适当延长培养时间等方法改进,往往比单纯扩大培养量更有效。

?提高浓度的小tips

如果质粒已经提出来了,但浓度总是上不去,可以从“提高总产量”和“提高洗脱浓度”两个方向入手。


一、提高质粒总产量

  1.  增加菌液培养量


2. 优化培养条件

使用新鲜单克隆接种

保证抗生素浓度正确

37℃振荡培养12–16 h(普通质粒)

对于慢病毒、AAV等不稳定载体可采用30℃培养

3. 选择合适菌株

对于大质粒或重复序列载体,可选择Stbl2、Stbl3、NEB Stable及Endura通常比DH5α获得更高、更稳定的产量。


二、提高洗脱后的质粒浓度

  1.  减少洗脱体积


很多试剂盒推荐50 μL-100 μL洗脱,而实际上可以尝试20-30 μL,甚至15 μL,这样总量不变,但浓度明显提高。

2. 预热洗脱液

将EB或无核酸酶水预热至50–60℃加入柱子后静置3–5分钟,有助于DNA充分释放。

3. 重复洗脱

若追求总量,可第一次30 μL,第二次30 μL,合并后再浓缩。


三、提取后浓缩DNA


方法1:乙醇沉淀(最常用)

加入1/10体积3 M NaAc(pH 5.2),2.5倍体积无水乙醇,于-20℃放置30 min以上。

离心后,加入70%乙醇洗涤,晾干,用更少体积重悬。

例如:

原来100 μL →重悬至20 μL(浓度理论提高5倍。)

方法2:SpeedVac浓缩

如果实验室有真空离心浓缩仪,则直接蒸发部分水分即可。

方法3:DNA浓缩柱

使用DNA Clean & Concentrator或PCR Cleanup Kit,可将较大体积样品浓缩到10–20 μL,特别适合后续转染或测序。