重组菌株高通量涂布：声波移液的创新解决方案
合成生物学是一门基于工程化原理设计、构建和优化生物系统的新兴交叉学科。分子克隆是合成生物学的基础技术，而平板涂布作为分子克隆中的核心步骤，对确保重组质粒纯度和实验可重复性至关重要，但传统手工涂布（96样本/96平板）需90分钟，自动化系统（如QPix 460）仍需30分钟，通量不足且耗材量大，制约高通量应用，亟需开发高吞吐、低耗材的微型化涂布新技术。
Echo®移液系统采用动态流体分析（Dynamic Fluid Analysis™，DFA）和声学微滴喷射（Acoustic Droplet Ejection，ADE）的专利技术（U.S.Patent 6,938,995），该技术无需吸头，使用非接触式移液的方式完成nL级体积的菌液至固体培养基的转移，极大地提高涂布实验的效率，同时降低耗材和硬件成本。
nL级移液，减小反应体系，节约样品和试剂成本；
无需吸头等耗材，更低的耗材成本；
无液体残留，更高的移液准确度，更低的移液CV值；
非接触移液，消除交叉污染；
灵活移液，可从来源板任意孔移液至目的板任意孔；
快速移液，3分钟内完成25nL 384孔板的移液。
实验设计-从头构建质粒与Echo高通量平
采用同源序列引物分别扩增载体PL2214（9330bp）及目的片段C（1443bp）、D（1581bp）、E（1656bp），通过同源重组构建重组质粒。每组基因设两个平行（C1/C2、D1/D2、E1/E2），以减少实验误差，确保结果的可靠性。将C1/D1/E1菌液进行梯度稀释（原液、10×、20×、50×）；C2/D2/E2菌液浓缩10倍后稀释（原液、10×、50×、100×），共制备24个稀释样本。使用Echo 525将稀释菌液以25nL/液滴转移至384孔PP板，每个样本点样48个单克隆至含Amp的LB 8格板。
界面友好，填空以及鼠标点选的编写方式；
自带移液模板，支持多种溶液类型同时移液；
灵活移液，支持来源板任意孔到目的板任意孔的移液；
数据追踪，自动生成移液报告。
实验结果：
本应用方案成功建立了基于声波转移的高精度菌落阵列构建方法：
针对3种质粒构建体系，分别设置8个梯度稀释条件，通过Echo 525非接触式转移系统将每个样品以48个25nL液滴（共计1.2μL/样品）精准分配至SBS标准8格板。实验证实：
原液直接涂布即可获得有效单克隆；
10倍浓缩菌液产生的单克隆数量显著高于未浓缩组。
图2：使用Echo 525做平板涂布，平板上长出的单菌落
菌落PCR验证结果：
随机挑选18个单菌落做菌落PCR，17个扩增出特异性目的条带（阳性率94.4%），1个无扩增，所有产物送测序验证。
图3：菌落PCR电泳结果
测序验证结果：
17个阳性PCR产物经测序分析，均显示纯净单峰，序列与预期完全匹配，证实17个菌落均为目标单克隆，测序结果与菌落PCR检测结果一致。
图4：一代测序验证单克隆
本研究通过菌落PCR和测序验证了Echo 525涂布系统的单克隆可靠性：
在18个随机挑选的克隆中，94.4%（17/18）呈现单一目的条带和纯净测序峰图，证实该系统产生的菌落均为单克隆。基于此，我们建议优化工作流程：
直接使用收菌后浓缩10倍的菌液进行Echo涂布，可提升操作效率；
根据实际转化效率，可适当减少单样本转移液滴数量（当前48滴/样本）。该方案质粒构建成功率显著高于常规方法。
结论
Echo 525适配高通量菌株构建实验体系，解决平板涂布耗时长、效率低、耗材使用量大等问题，以构建96个重组质粒的平板涂布为例：
一. 效率提升：
*按照每个样本转移12个菌液液滴计算
二. 成本优化
耗材节省
平板用量：Echo525仅需3块SBS标准板（vs手工96块板/QPix 12块8格板）
- 较手工降低97%（96板→3板）
- 较QPix降低75%（12板→3板）
辅助耗材：零吸头消耗（传统方法需96个无菌吸头）
硬件需求节省
与手工涂布或QPix 460涂布相比，Echo高通量平板涂布所需的温控培养箱数量减少97%或75%，大大降低了温控培养箱的硬件成本。
