馬爾尼菲青霉（Penicillium marneffei）作為一種更好的雙相型真菌，在自然界中呈現出復雜的生活史，其在 25℃左右環境下呈菌絲相生長，而在 37℃人體體溫環境下則轉變為酵母相，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嚴重的系統性感染，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節易受環境因素干擾，導致轉化效率波動大且重復性差；農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、對細胞生理狀態影響相對小等優勢，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、高效的電穿孔參數及流程，亟需系統性優化，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，經多輪純化與鑒定確保遺傳背景單一穩定。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，以保證后續轉化子篩選準確性與高效性。
完整培養基（CM）：包含葡萄糖 20g/L、蛋白胨 5g/L、酵母提取物 3g/L、瓊脂 20g/L（固體培養基添加），用于馬爾尼菲青霉常規培養與活化，提供豐富營養成分支持菌株旺盛生長，維持其正常生理代謝與形態發育。
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 區間。蔗糖作為滲透壓調節劑，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定性，為細胞營造穩定化學微環境；MgCl?有助于穩定細胞膜結構，協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 CM 培養基活化的馬爾尼菲青霉酵母相單菌落，接種至含 50mL 液體 CM 培養基的三角瓶中，25℃、180r/min 振蕩培養至對數生長期（通過監測 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，去除培養基殘留成分，減輕對后續電穿孔過程干擾。
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次，促使細胞進入感受態，便于接納外源 DNA。
取 100μL 制備好的感受態細胞與 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、脈沖次數等參數）施加不同參數組合的電脈沖。電壓設置在 500 - 2000V 范圍，以 200V 為梯度遞增；脈沖時間從 1 - 10ms 區間按 1ms 步長變化；脈沖次數設為 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 1 - 2h，助于細胞修復電穿孔造成的膜損傷，穩定攝取外源 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 固體培養基平板上，25℃倒置培養 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與位點，全方面評估轉化體系可靠性與穩定性。
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?含量協同優化細胞膜狀態，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 測試區間，當電壓為 1200V 時，轉化子數量達峰值。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，轉化效率顯著優于其他時長設置，此時給予細胞足夠時間形成穩定微孔并攝取 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。
脈沖次數影響：脈沖次數為 3 次時，轉化子產出量優異，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，挑取的轉化子均穩定攜帶 hph 基因，且多數呈現單拷貝整合入基因組，遺傳穩定，在無潮霉素培養基連續傳代 5 次后仍保留抗性，有力證實優化電穿孔體系可介導外源基因精準、穩定整合，滿足后續長期遺傳學研究需求。
本研究成功優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節要素。緩沖液成分協同互作，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 “三位一體" 精密平衡，突破以往轉化 “瓶頸"。與傳統轉化方法相比，新體系摒棄原生質體制備繁瑣流程與脆弱再生環節，規避農桿菌介導的復雜互作限制，轉化周期從常規數周縮至 1 - 2 周，效率提升 3 - 4 倍，穩定性大幅增強。
在醫學真菌研究版圖中，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，持續拓展該體系適配外源基因類型、優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、臨床精準防控注入創新活力，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。
本研究通過系統性優化電穿孔技術涉及的緩沖液配方、電穿孔參數以及感受態細胞制備與轉化后篩選流程，成功構建高效、穩定的馬爾尼菲青霉轉化體系。該體系顯著提升轉化效率、保障轉化子遺傳穩定性，為馬爾尼菲青霉基礎遺傳學及相關醫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。
