X-Gal(5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-半乳糖苷)是分子生物学中蓝白斑筛选实验的核心显色底物,用于检测β-半乳糖苷酶(β-galactosidase)的活性。在含有lacZα互补片段的载体(如pUC19、pBluescript等)转化的宿主菌(如DH5α、JM109、XL1-Blue等)中,当载体携带完整的多克隆位点(未插入外源片段)时,lacZα基因正常表达产生α-肽段,与宿主菌基因组编码的β-半乳糖苷酶ω-肽段互补形成有活性的β-半乳糖苷酶。该酶可水解X-Gal生成蓝色沉淀,形成蓝色菌落。当外源DNA插入多克隆位点破坏lacZα阅读框时,β-半乳糖苷酶失活,菌落呈白色(白色菌落为阳性重组子)。本品为20mg/ml高浓度储备液,配合IPTG共同使用(IPTG诱导lac启动子表达),是分子克隆中最经典的阳性克隆筛选手段。
20mg/ml X-Gal(5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-半乳糖苷,分子量408.6)
溶剂:DMF(二甲基甲酰胺)
称取 1g X-Gal,置于50ml离心管中(全程避光操作)。
加入约 40ml DMF(二甲基甲酰胺),充分混合至完全溶解(X-Gal在DMF中溶解较快)。
加DMF定容至 50ml,轻轻颠倒混匀。
小份分装(1ml/份)至无菌棕色离心管或铝箔包裹的离心管中。
-20℃避光密封保存。
蓝白斑筛选平板制备:在高压灭菌后冷却至50~60℃的LB/Amp培养基中,依次加入:
Ampicillin(终浓度100μg/ml)
IPTG(终浓度0.1~0.5mM,通常取40μl 24mg/ml IPTG/100ml培养基)
X-Gal(终浓度40μg/ml,即每100ml培养基加入200μl 20mg/ml X-Gal)
涂布与培养:将转化产物涂布于平板上,37℃倒置培养过夜(12~16小时)。蓝色菌落为含空载体或非重组质粒的克隆,白色菌落为插入外源片段的重组阳性克隆。
| 组分 | 功能 | 关键说明 |
|---|---|---|
| X-Gal | β-半乳糖苷酶显色底物 | 被β-半乳糖苷酶水解后产生蓝色沉淀 |
| DMF(二甲基甲酰胺) | 有机溶剂 | 有效溶解X-Gal(X-Gal不溶于水) |
| IPTG | lac启动子诱导剂 | 诱导β-半乳糖苷酶表达,与X-Gal协同显色 |
全程避光操作(最重要):X-Gal为光敏试剂,见光易分解失效。从称量、溶解、分装到保存全程须严格避光(可使用铝箔包裹、在暗处操作、使用棕色容器)。
DMF安全操作(重要):DMF(二甲基甲酰胺)易挥发且具刺激性,全程须在通风橱内操作,佩戴手套和护目镜,避免吸入蒸汽或皮肤接触。
分装避免反复冻融(重要):X-Gal在反复冻融过程中易降解失效,建议小份分装(1ml/份),每次取用一管,-20℃避光密封保存,忌反复冻融。
加入培养基的温度要求:X-Gal(和IPTG、Ampicillin)不耐高温,须在培养基冷却至50~60℃(手触瓶壁不烫)后再加入,不可与培养基共高压灭菌。
有效期:-20℃避光密封保存可稳定6个月至1年。若溶液颜色变黄或出现沉淀,说明X-Gal已降解,应废弃重配。
| 问题现象 | 可能原因 | 解决方法 |
|---|---|---|
| 所有菌落均为蓝色,无白斑 | 外源片段未插入或连接效率低 | 优化连接反应,使用去磷酸化载体 |
| 所有菌落均为白色,无蓝斑 | X-Gal/IPTG失效或未加入 | 重新配制X-Gal和IPTG,确认培养基中添加 |
| 蓝色菌落颜色很浅 | X-Gal浓度不足或培养时间过短 | 增加X-Gal浓度(可至60μg/ml),延长培养至16小时 |
| 平板上蓝色斑块扩散 | X-Gal未充分溶解或分布不均 | 加入后充分混匀,确保完全溶解 |
LB/Amp/X-Gal/IPTG平板 – 蓝白斑筛选用筛选平板
IPTG(24mg/ml) – lac启动子诱导剂
Ampicillin(100mg/ml) – 氨苄青霉素抗性筛选
pUC19 / pBluescript载体 – 含lacZα片段的经典蓝白斑筛选载体
DH5α / JM109 / XL1-Blue感受态细胞 – 蓝白斑筛选用宿主菌
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