一、前期准备工作
1 酵母文库菌株预处理
获取酵母全基因组敲除/过表达/突变文库,先进行文库菌株复壮传代,完成基因型复核,确认菌株正确性,避免交叉污染。采用两轮同步预培养,消除长期冻存带来的生长差异,保证所有菌株生理状态一致。最后用统一基础培养基稀释菌液,调节初始OD至0.02~0.05,保证处于仪器线性检测区间;全程设置野生型亲本菌株、已知对照突变株以及纯培养基空白对照。准备足够生物学重复与技术重复,降低随机误差。
2 培养基配制与预处理
统一配制酵母基础培养基(如YPD或合成完全/缺陷培养基),按需添加筛选胁迫条件(药物、营养限制、氧化/渗透压/酸碱应激),整批次高压灭菌,调节pH并保持批次一致性。确认培养基无杂菌污染、无沉淀杂质,避免干扰浊度读数。
3 耗材与仪器预检
采用芬兰Bioscreen配套专用200孔蜂窝板,检查板底透光面完好无划痕、污渍;准备原厂适配防蒸发盖板/半透气封板。
清洁仪器孵育腔体与光路,完成基线校准,检查温控均匀性、振荡模块、串口通讯是否正常,排查板位温差和冷凝积水问题,确认仪器整体运行稳定。
二、200孔板布局与加样流程
1 板布局设计
采用棋盘式布局,降低局部温差、边缘蒸发效应带来的板效应误差。边缘孔可设置缓冲对照孔,减少边缘漂移干扰。
文库孔:均匀排布酵母全基因组文库菌株,按板位编号做好菌株信息映射并保存布局模板。
对照孔:分散放置野生型对照、阳性/阴性对照菌株、纯培养基空白对照,避免对照集中在单侧区域。完整记录板布局信息,确保后续数据可精准匹配菌株信息。
2 标准化加样
使用多通道移液枪统一加样,固定每孔终体积,保证各孔液面高度一致,减少蒸发差异;避免加样产生气泡、渗漏,防止干扰OD读数。加样完成后检查孔内状态,去除表面气泡。
3 封板处理
加盖原厂适配盖板或半透气封板,兼顾酵母正常气体交换和防蒸发、防冷凝水滴落需求;确认封板状态良好,避免长时间培养出现不均匀蒸发和冷凝污染。
三、上机参数设置与连续监测
1 板体放置
将200孔蜂窝板平稳卡入卡槽,确认卡紧到位,关闭舱门并确认舱门传感器正常工作,避免触发舱门异常中断扫描。确认电脑软件串口通讯正常,锁定正确COM端口,关闭电脑自动休眠、USB省电模式,接入UPS不间断电源防止断电。
2 仪器参数设置
孵育温度设置为酵母适宜温度(常规30℃),选用低速间歇振荡模式,减少酵母沉降结块同时避免产生大量气泡;检测波长设置为600nm;读数间隔选择20–30分钟;总培养时长根据酵母生长速率设定3–7天;开启连续自动扫描模式,全程禁止中途开盖操作。保存参数模板便于后续重复筛选。
3 运行监测
启动扫描程序,确认初始基线读数平稳无异常漂移;全程监测通讯状态和基线状态,保证时序数据连续完整,直至预设培养周期结束。
四、高通量数据预处理与筛选分析
1 原始数据导出与校正
导出全板时序OD数据为CSV格式,做好原始数据备份。使用空白对照孔时序数据逐点做基线扣零校正,去除培养基底色和基线漂移;使用适度移动平均滤波平滑噪声,剔除污染孔、严重沉降孔、异常漂移离群孔。
2 批量生长参数拟合
利用R语言、Python或Origin批量拟合每条曲线动力学参数:延滞期λ、比生长速率μ、最大OD、AUC曲线下总面积,计算相对生长得分和生长缺陷指数,与野生对照进行比对。设置筛选阈值,初步筛选生长缺陷、药物敏感、抗性等候选突变菌株,标记潜在阳性孔位。
3 统计校正与初筛结果处理
做批次校正和板效应校正,消除板位、边缘效应干扰;进行统计学检验评估差异显著性,减少假阳性结果;导出候选菌株编号,建立初筛候选菌株列表。
五、复筛验证与菌株鉴定
1 独立复筛
对初筛候选菌株进行独立重复Bioscreen生长曲线实验和固体平板验证,确认表型可重复,排除沉降、蒸发、板位误差导致的假阳性结果。
2 基因型验证
对确认阳性突变株进行PCR、测序验证基因型,确认突变位点正确,验证全基因组筛选结果真实性;保存验证菌株并记录完整表型数据。
六、仪器收尾与长期维护
1 板体与腔体清洁
取出200孔板并妥善处理废弃菌液,清洁孵育腔体,敞开舱门充分通风干燥,清除残留培养基、积水,防止霉菌滋生和持续结露。
2 仪器校准与归档
完成光路基线校准,恢复仪器默认参数;归档原始时序数据、板布局文件、分析脚本,建立筛选数据库保证结果可追溯可重复;定期执行仪器温控校准和腔体维护,保障后续高通量筛选稳定性。
