大肠杆菌菌落PCR:八个K-12克隆的插入筛查

先复制保种再取少量菌作模板,使用空载体、阳性克隆和NTC解释插入大小。

01本篇适用条件

筛查8个明确BSL1 K-12衍生DH5α教学克隆,载体两侧引物对在空载体扩增200 bp、含800 bp无害插入时扩增1000 bp。每个菌落单独水悬液取1 μL;另设已确认阳性菌落P、空载体菌落E及水NTC,共11管。不能用本法证明插入方向或每个碱基无误。

02实验原理

少量细菌在初始加热时释放质粒作模板;过量菌体会抑制反应。载体两侧引物同时显示空载体与插入大小,测序再确认接头及序列。蓝白斑只作挑选线索,不作为最终正确性证据。

PCR变性、引物退火与延伸的完整循环示意

原图完整保留PCR循环与扩增示意。它用于理解分子过程;本篇温度、时间与循环次数以已限定Taq和模板的正文程序为准。

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03安全与适用范围

样本仅为已知无害教学DNA或明确的非致病实验室株。戴实验服、手套,使用过滤枪头;配液、加模板和开扩增管用分开的器材与区域,扩增管只在产物区打开。凝胶和核酸染料按本地SDS处理;优先蓝光成像,断电后开电泳槽。扩增阳性不代表序列正确。

04材料与仪器

  • 新鲜独立DH5α教学菌落8个,已验证阳性和空载体菌落,匹配选择标记的复制平板。
  • 10 μM载体两侧引物、GoTaq G2及Colorless缓冲液、dNTP、水、一次性挑菌头。
  • 热盖PCR仪、1.5%胶、100 bp梯、蓝光成像。
标出电极、胶槽、梳齿、制胶托盘和琼脂糖胶的电泳装置照片

利用箭头辨认电极、胶槽与制胶组件,再按正文核对上样孔朝负极以及DNA迁移方向。图中设备仅为结构示例,不能照搬电源旋钮、尺寸或电压。来源为Addgene技术教程局部图,非商业推广。

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05配液与用量

每25 μL反应加量终浓度
5×Colorless GoTaq反应缓冲液5 μL1×;MgCl₂ 1.5 mM,不再盲加镁
dNTP,四种各10 mM0.5 μL每种0.2 mM
正向引物10 μM0.5 μL0.2 μM
反向引物10 μM0.5 μL0.2 μM
GoTaq G2,5 U/μL0.125 μL0.625 U;用总混液避免单管吸0.125 μL
模板或水1 μL见正文指定
无核酸酶水17.375 μL总25 μL

100 μM引物工作液以10 μL储备加90 μL水配成10 μM。N管共用混液按N×1.1份配,模板不加入混液;每管分24 μL再加1 μL模板/水。

11管按12.1份配:5×液60.5 μL、dNTP6.05 μL、F/R各6.05 μL、酶1.5125 μL、水210.2375 μL,共290.4 μL;可按仪器精度0.01 μL四舍五入,以总量核对。每菌落悬于20 μL水,仅取1 μL入反应。

06时间安排

阶段条件时间
挑菌/复制/配液洁净操作30分钟
PCR95°C5分钟;30循环95°C30秒/58°C30秒/72°C60秒;72°C5分钟约90分钟
电泳1.5%胶、5 V/cm30–40分钟
复制平板37°C12–16小时

07开始前的准备

先用纯化已知质粒验证该引物在58°C有预期200/1000 bp带。打印八格复制板图;旧菌落必须空间分离,接近融合的区域重新划线。示例选择标记为AmpR时使用含100 μg/mL氨苄青霉素LB板,不能把其他抗性克隆放该板。

枪头靠近浸没胶孔进行电泳上样的操作照片

观察枪头与胶孔的位置;正文上样时避免戳破胶底、漏到缓冲液或挤入相邻孔。照片是原教程示例,不代表本篇样本、上样量或实验结果。来源为Addgene技术教程,非商业推广。

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菌落PCR插入内部、载体两侧和方向性三类引物的完整对比图

原图全部三类引物策略及正负模板保留。载体两侧引物筛查插入大小,载体加插入引物可检验方向;示意图的片段长度不是本文规定的200/1000 bp或亚克隆430 bp,具体预期由本篇图谱和引物位置计算。

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08逐步操作

  1. 标记菌落C1–C8及P、E,拍摄原平板,把位置对应到记录表和复制板图。
  2. 在冰上准备十支20 μL水悬液管,另备NTC水,逐管使用新枪头。
  3. 用枪头轻触C1菌落一点,先在对应复制板格划短线,再在C1水中涮洗;同样处理其余与P/E。
  4. 封好复制板,37°C倒置培养12–16小时保存对应活克隆;不要把PCR中残液重新当作保种。
    Addgene菌落PCR设计引物、建立反应及凝胶分析的完整流程图

    Addgene原流程图完整保留设计引物、建立PCR反应、分析PCR产物三个阶段及箭头、反应组分和凝胶示意。本篇先复制保种,再取少量DH5α水悬液进入25 μL体系;图不是本批实验记录,也不替代正文对照。

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  5. 配12.1份不含模板的混液,按表核对总量290.4 μL,每个PCR管分24 μL。
  6. 先给NTC加1 μL水并封管,再按C1–C8、E、P顺序各加1 μL对应悬液,盖紧换头。
  7. 短离心5秒收液,确认无液滴挂盖与漏盖,写明引物编号及批次。
  8. 设置95°C5分钟;30循环95°C30秒、58°C30秒、72°C60秒;72°C5分钟,4°C暂存。
  9. 在产物区每管取5 μL加1 μL6×上样液,按板图上1.5%胶,加入100 bp梯。
  10. 以5 V/cm电泳到200与1000 bp可分清;断电后成像,保存完整图和泳道表。
    三种菌落PCR策略的阳性和阴性预期泳道完整图组

    原图全部三组泳道、阳性/阴性标签与预期带型完整保留,属于示意图,不是本实验实测胶。本文P为1000 bp、空载体E为200 bp、NTC应无目标带;三类引物的阴性表现不同,不能把任何无带都判为靶标缺失。

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  11. 选只有约1000 bp带的2–3个克隆,回到复制板核对编号,分别接种匹配选择培养液用于后续质粒验证。
  12. 对候选质粒进行接头与全插入Sanger测序,方向另用测序或方向性PCR确认;无结果者保留待定。
  13. 记录每克隆带型、保种格、后续样本编号,培养物和耗材按BSL1流程处置。

09结果判断与质控

P约1000 bp、E约200 bp、NTC无带且克隆约1000 bp为初筛阳性;同时200/1000 bp可能是混菌,重新分离单菌落。单一1000 bp也不能排除点突变或错向。

10实验记录模板

克隆/原位置复制板格悬液状态PCR泳道200/1000 bp/其他对照有效后续质粒/测序编号
C1–C8/P/E/N待填待填待填待填待填待填

11常见问题与排错

无带而P正常

模板菌太多/释放不足,悬液1:10稀释后取1 μL复测;仍无带再用纯化DNA。

两种大小

优先排查混菌,重新划单菌落后复测。

所有管相同

检查NTC污染、引物配对和泳道错位,不直接宣称全部阳性。

12参考资料

  • 用户提供网络手册物理第29–30页:读取菌落PCR及多种相互冲突补充,澄清储备浓度、缓冲含镁及“可以省阴性对照”。
  • Addgene,Plasmids 101: Colony PCR,全文查阅2026-11-02:核对三类引物、少量水悬菌、先保种、空载体及阳性/NTC、最终测序。
  • Promega,GoTaq G2 DNA Polymerase Product Information,9PIM784,修订03/18:已读50 μL体系、1.5 mM MgCl₂、0.2 mM各dNTP、0.1–1 μM引物、约1分钟/kb延伸及25–30循环;本文按体积减半,保留相同酶浓度。
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做完最后一步,再核对原始记录。填写实际用量、起止时间与观察结果;遇到异常,先记录,再查看排错说明。