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。
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
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
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。

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