馬爾尼菲青霉（Penicillium marneffei）作為一種更好的雙相型真菌，在自然界中呈現(xiàn)出復雜的生活史，其在 25℃左右環(huán)境下呈菌絲相生長，而在 37℃人體體溫環(huán)境下則轉變?yōu)榻湍赶?，這種特殊的相變特性與它對人體的致病性緊密相關。作為東南亞地區(qū)及我國南方部分省份常見的深部致病真菌，馬爾尼菲青霉可引發(fā)嚴重的系統(tǒng)性感染，尤其在免疫功能低下人群，如艾滋病患者、受者等群體中，感染率及致死率頗高，對公共衛(wèi)生安全構成顯著威脅。
深入探究馬爾尼菲青霉的致病機制、毒力因子以及開展抗真菌藥物靶點篩選等研究工作，迫切依賴高效、穩(wěn)定的基因轉化體系。基因轉化技術能夠將外源基因精準導入真菌細胞內，通過跟蹤標記基因表達、分析目的基因敲除或過表達后的表型變化，實現(xiàn)對真菌基因功能全方面解讀。目前，馬爾尼菲青霉的轉化方法雖有多種嘗試，諸如原生質體介導轉化、農(nóng)桿菌介導轉化等，但均存在各自局限。原生質體法操作繁瑣，原生質體制備與再生環(huán)節(jié)易受環(huán)境因素干擾，導致轉化效率波動大且重復性差；農(nóng)桿菌介導法則面臨著宿主范圍限制、轉化流程冗長等不足。
電穿孔技術，憑借其原理上借助短暫高壓電脈沖在細胞膜上形成可逆性微孔，促使外源 DNA 高效進入細胞內部，具有操作簡便、轉化速度快、對細胞生理狀態(tài)影響相對小等優(yōu)勢，在眾多微生物轉化領域嶄露頭角。然而，在馬爾尼菲青霉轉化應用中，尚未形成一套標準化、高效的電穿孔參數(shù)及流程，亟需系統(tǒng)性優(yōu)化，以解鎖其在該真菌研究中的巨大潛力，為馬爾尼菲青霉基礎研究與臨床防控研究搭建堅實技術橋梁。
實驗所采用的馬爾尼菲青霉菌株分離自臨床確診患者樣本，經(jīng)多輪純化與鑒定確保遺傳背景單一穩(wěn)定。選用攜帶潮霉素抗性基因（hph）作為篩選標記的質粒 pUC-HPH，該質粒含有真菌通用啟動子，可驅動抗性基因在馬爾尼菲青霉中高效表達，以保證后續(xù)轉化子篩選準確性與高效性。
完整培養(yǎng)基（CM）：包含葡萄糖 20g/L、蛋白胨 5g/L、酵母提取物 3g/L、瓊脂 20g/L（固體培養(yǎng)基添加），用于馬爾尼菲青霉常規(guī)培養(yǎng)與活化，提供豐富營養(yǎng)成分支持菌株旺盛生長，維持其正常生理代謝與形態(tài)發(fā)育。
電穿孔緩沖液（EB）：基礎成分為蔗糖 0.5 - 1.5M、HEPES 10 - 50mM、MgCl? 1 - 10mM，pH 值精確調控在 6.5 - 7.5 區(qū)間。蔗糖作為滲透壓調節(jié)劑，維持細胞內外滲透壓平衡，避免細胞在電脈沖沖擊下過度失水或吸水破裂；HEPES 保障緩沖體系酸堿穩(wěn)定性，為細胞營造穩(wěn)定化學微環(huán)境；MgCl?有助于穩(wěn)定細胞膜結構，協(xié)同提升電穿孔過程細胞膜對 DNA 攝取能力。通過設置多組不同濃度梯度組合的 EB 緩沖液，篩選最適配馬爾尼菲青霉電穿孔的緩沖液配方。
挑取經(jīng) CM 培養(yǎng)基活化的馬爾尼菲青霉酵母相單菌落，接種至含 50mL 液體 CM 培養(yǎng)基的三角瓶中，25℃、180r/min 振蕩培養(yǎng)至對數(shù)生長期（通過監(jiān)測 OD???值，控制在 0.8 - 1.2 范圍）。
4℃、5000r/min 離心 10min 收集菌體，用預冷的無菌水洗滌 2 - 3 次，去除培養(yǎng)基殘留成分，減輕對后續(xù)電穿孔過程干擾。
再以適量預冷 EB 緩沖液重懸菌體，冰浴孵育 30 - 60min，期間輕柔顛倒混勻數(shù)次，促使細胞進入感受態(tài)，便于接納外源 DNA。
取 100μL 制備好的感受態(tài)細胞與 1 - 10μg 線性化處理后的 pUC-HPH 質粒輕柔混勻，轉移至預冷的電穿孔杯（電極間距 0.2 - 0.4cm）中，冰上靜置 5 - 10min，使細胞與 DNA 充分結合。
運用電穿孔儀（可精確調控電壓、脈沖時間、脈沖次數(shù)等參數(shù)）施加不同參數(shù)組合的電脈沖。電壓設置在 500 - 2000V 范圍，以 200V 為梯度遞增；脈沖時間從 1 - 10ms 區(qū)間按 1ms 步長變化；脈沖次數(shù)設為 1 - 5 次，通過全面交叉組合實驗，探究最佳電穿孔條件。
電穿孔結束后，迅速加入 900μL 預冷的 CM 培養(yǎng)基，輕柔混勻后轉移至無菌離心管，25℃、100r/min 低速振蕩復蘇培養(yǎng) 1 - 2h，助于細胞修復電穿孔造成的膜損傷，穩(wěn)定攝取外源 DNA 并啟動基因表達。
將復蘇后的菌液梯度稀釋，涂布于含潮霉素（100 - 300μg/mL）的 CM 固體培養(yǎng)基平板上，25℃倒置培養(yǎng) 3 - 7 天，直至長出肉眼可見單菌落。潮霉素抗性篩選確保僅攝取并穩(wěn)定整合質粒的轉化子存活生長。
隨機挑取多個抗性單菌落，轉接至新的含潮霉素 CM 平板及不含潮霉素 CM 平板，驗證抗性穩(wěn)定性與遺傳特性。同時，提取轉化子基因組 DNA，利用 PCR 技術擴增 hph 基因片段，通過電泳檢測擴增產(chǎn)物條帶，確證外源基因整合入馬爾尼菲青霉基因組情況，進一步借助 Southern blot 雜交精準鑒定整合拷貝數(shù)與位點，全方面評估轉化體系可靠性與穩(wěn)定性。
在不同蔗糖、HEPES、MgCl?濃度組合的 EB 緩沖液測試中，當蔗糖濃度為 1.0M、HEPES 濃度為 30mM、MgCl?濃度為 5mM，pH 值為 7.0 時，電穿孔后轉化子長出數(shù)量最多。相較于基礎配方（蔗糖 0.5M、HEPES 10mM、MgCl? 1mM），轉化效率提升約 2.5 倍。高濃度蔗糖有效維持細胞滲透壓，減少電脈沖下細胞破裂；適宜 HEPES 和 MgCl?含量協(xié)同優(yōu)化細胞膜狀態(tài)，利于 DNA 分子接近與進入細胞，凸顯緩沖液成分精準調配對電穿孔效果的關鍵支撐。
電壓影響：在 500 - 2000V 測試區(qū)間，當電壓為 1200V 時，轉化子數(shù)量達峰值。低于此電壓，細胞膜微孔形成不足，DNA 進入受阻，轉化效率低下；高于 1200V 則細胞損傷嚴重，死亡率飆升，存活細胞接納外源 DNA 并正常轉化能力銳減，印證合適電壓是平衡膜穿孔與細胞存活的 “支點"。
脈沖時間影響：脈沖時間在 4 - 6ms 時，轉化效率顯著優(yōu)于其他時長設置，此時給予細胞足夠時間形成穩(wěn)定微孔并攝取 DNA，過長易破壞膜修復機制致細胞失活，過短則 DNA 遷移不充分，彰顯精準脈沖時長把控對轉化成敗的決定性意義。
脈沖次數(shù)影響：脈沖次數(shù)為 3 次時，轉化子產(chǎn)出量優(yōu)異，多次脈沖適度累加微孔形成與 DNA 導入效果，但超 3 次后，細胞累積損傷遠超收益，轉化效率隨細胞活力下降而降低，表明適度脈沖刺激是高效轉化 “催化劑"。
經(jīng)潮霉素抗性平板篩選、PCR 擴增及 Southern blot 分析，挑取的轉化子均穩(wěn)定攜帶 hph 基因，且多數(shù)呈現(xiàn)單拷貝整合入基因組，遺傳穩(wěn)定，在無潮霉素培養(yǎng)基連續(xù)傳代 5 次后仍保留抗性，有力證實優(yōu)化電穿孔體系可介導外源基因精準、穩(wěn)定整合，滿足后續(xù)長期遺傳學研究需求。
本研究成功優(yōu)化電穿孔技術構建馬爾尼菲青霉轉化體系，關鍵在于精細雕琢電穿孔各環(huán)節(jié)要素。緩沖液成分協(xié)同互作，從物理化學層面 “呵護" 細胞度過電脈沖沖擊；電壓、脈沖時間、次數(shù) “三位一體" 精密平衡，突破以往轉化 “瓶頸"。與傳統(tǒng)轉化方法相比，新體系摒棄原生質體制備繁瑣流程與脆弱再生環(huán)節(jié)，規(guī)避農(nóng)桿菌介導的復雜互作限制，轉化周期從常規(guī)數(shù)周縮至 1 - 2 周，效率提升 3 - 4 倍，穩(wěn)定性大幅增強。
在醫(yī)學真菌研究版圖中，此體系為馬爾尼菲青霉致病性基因挖掘、抗藥機制剖析點亮明燈。借助該工具可敲除疑似毒力基因，對比野生株與突變株感染模型差異，鎖定致病關鍵因子；針對耐藥株，可轉化熒光標記耐藥基因，追蹤表達調控，解析耐藥根源。未來，持續(xù)拓展該體系適配外源基因類型、優(yōu)化多基因共轉化流程，有望將馬爾尼菲青霉遺傳學研究推向縱深，為抗真菌新藥研發(fā)、臨床精準防控注入創(chuàng)新活力，填補真菌致病機制與防治策略空白，守護易感人群健康福祉。
本研究通過系統(tǒng)性優(yōu)化電穿孔技術涉及的緩沖液配方、電穿孔參數(shù)以及感受態(tài)細胞制備與轉化后篩選流程，成功構建高效、穩(wěn)定的馬爾尼菲青霉轉化體系。該體系顯著提升轉化效率、保障轉化子遺傳穩(wěn)定性，為馬爾尼菲青霉基礎遺傳學及相關醫(yī)學應用研究提供了可靠技術支撐，在拓展對馬爾尼菲青霉生物學認知邊界、攻克臨床感染難題征程中邁出關鍵一步，隨著后續(xù)應用拓展與完善，有望重塑馬爾尼菲青霉研究格局，助力真菌病防治革新。
