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同源重组克隆,为什么板子上一个克隆都没有或克隆数很少?

24

2026-07-02

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做分子克隆的朋友,大概都经历过这样的时刻:小心翼翼做完同源重组连接,涂板,第二天满怀期待地去看——板子上干干净净,一个克隆都没有,或者就零零散散长几个,克隆特别少。今天和大家一起,像复盘实验一样,把那些可能导致“零克隆/克隆少”的原因过一遍。下次遇到同类问题能快速排查原因。

  

1. 引物设计:同源臂设计不理想

同源臂是重组反应中识别与定位的关键序列,其设计质量直接影响重组酶的工作效率。

在实际操作中,常见问题主要集中在两方面:

同源臂长度不当:理想长度为15~25bp(不含酶切位点)。过短(<15 bp)会导致重组酶识别效率降低;过长(>25 bp)则容易形成二级结构或引物二聚体,反而抑制反应。

GC含量失衡:适宜的GC含量范围为40%–60%。GC含量过高易形成稳定发夹结构,阻碍重组酶结合;过低则结合力不足,重组效率下降。

  

一些小建议:

用多个引物设计软件对比一下,一些商业化在线设计工具进行引物设计,可自动优化同源臂参数。

引物合成后,建议通过引物设计软件(如SnapGene、Primer Premier)对同源臂区域进行二级结构模拟,以排除潜在风险。

 

2. 反应体系:不是“越多越好”,需要结合试剂盒准确配置。

很多人觉得,DNA投入量高一些总没错。但同源重组讲究的是“摩尔比”,不是“体积比”或“质量比”。

通常同源重组试剂盒说明书里通常会给出一个计算公式,以翌圣货号10923ES为例,该试剂盒可兼容0.003-0.25pmol的载体与片段的投入量,载体与各个插入片段的最佳摩尔比为1:1~1:2。这些摩尔数对应的DNA质量可由以下公式粗略计算获得:

最适克隆载体使用量 :(0.02× 克隆载体碱基对数)ng ≈ 0.03pmol

最适插入片段使用量 :(0.02~0.04× 插入片段碱基对数)ng ≈ 0.03~0.06pmol

推荐载体与插入片段的使用量分别在10-100ng内。如果使用上述公式计算最适使用量低于或超过这个范围时,直接使用最低/最高投入量即可。

还有一点很容易被忽略:DNA一定要切胶回收。直接拿PCR产物去连,残留的引物、酶、盐都会抑制重组反应。回收后的浓度也不要太低,至少20 ng/μl以上,否则加样误差会影响结果。

  

3. 反应条件:温度和时间,差一点就差很多

同源重组是在PCR仪里进行的,一般推荐50℃孵育15-30分钟。

如果用的是高GC含量的模板,或者同时组装多个片段,建议延长到30分钟,给重组酶足够的时间“工作”。

如果使用的是翌圣的10923ES这类试剂盒,遇到高GC或长片段连接的情况还可以把温度调到50℃ 40分钟,效果会更好。

  

4. 转化与涂板操作:最后环节的关键细节

即使重组反应成功,转化环节的操作不当仍可能导致克隆失败。以下细节值得特别关注:

感受态细胞的选择:应使用化学法感受态细胞(如DH5α、Fast-T1),不建议使用电击感受态细胞,后者对重组产物的转化效率较低。

反应液与感受态的比例:重组产物与感受态细胞的体积比宜控制在1:10左右(如2 μl产物 + 20 μl感受态),比例失调会抑制转化效率。

热激时间:应严格按照感受态细胞说明书执行,不同品牌感受态的热激时间可能存在差异。

涂板前的浓缩处理:转化复苏后的菌液,建议2500×g离心3分钟,弃去多余上清,保留约100 μl重悬后全部涂板。此步骤可显著提高克隆数。

抗性选择:确保平板抗性与载体抗性一致,并使用新鲜制备的平板。

  

5. 如果以上都查了,还是没有克隆?做一次“阳性对照”

这是最直接的办法。用试剂盒自带的阳性对照载体和片段,按标准流程做一遍。

如果阳性对照也没长,那问题大概率出在试剂、感受态或者操作环节(比如抗性加错了、平板放太久了)。

如果阳性对照长了很多,那说明你的实验组设计或片段制备出了问题,重点回头看引物和DNA质量。

同源重组克隆的成功依赖于多个环节的协同配合。从引物设计到涂板操作,每一步的细节都可能影响最终结果。当遇到克隆数少或无克隆的情况时,建议按照“引物设计—反应体系—连接条件—转化操作—阳性对照”的顺序逐项排查,有助于快速定位问题并加以解决。希望本文的分析能为您的实验提供参考,减少无效重复,提高实验效率。

翌圣同源重组克隆试剂解决方案

产品定位

产品名称

货号

应用场景

高保真PCR

Hieff Canace® Gold High-Fidelity DNA Polymerase

10148ES

基因克隆、平末端克隆、定点突变

2× Hieff Canace® Gold PCR Master Mix

10149ES

Hieff Canace® Plus High-Fidelity DNA Polymerase

10153ES

分子克隆、测序、定点突变等高保真性PCR

2×Hieff Canace® Plus PCR Master Mix (with Dye)

10154ES

快速PCR

2× Hieff® Ultra-Rapid II HotStart PCR Master Mix

10167ES

基因快速鉴定、细菌和真菌(菌落、菌液)快速扩增

长片段PCR

Hieff Canace®Veritas Long PCR Master Mix (With Dye)

10166ES

高保真长片段扩增;最长可扩增40kb;

 

Hieff Canace®Veritas Long PCR Master Mix (No Dye)

10165ES

核酸染料

YeaGreen Nucleic Acid Gel Stain(10,000×in Water)

10204ES

适用于紫外凝胶成像仪和蓝光切胶仪

超级感受态

DH5α Fast Chemically Competent Cell F DH5α化学感受态

11803ES

转化效率>108cfu/μg

同源重组是试剂盒

Hieff Clone® Universal II One Step Cloning Kit

10923ES

可满足1-7个DNA片段的定向无缝拼接;

最快5分钟即可完成连接反应;

克隆生长数多,克隆阳性率可达95%以上;适用于任何载体,兼顾粘性和平末端;可用于多片段、点突变等的克隆;

载体片段连接长度可达25 kb以上。

 

一步法快速克隆实验视频
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