在过去的30年当中，转基因技术在动物遗传育种和新品种选育中的研究，已经在生物学和动物学领域取得了引人注目的进展。传统的制备转基因动物方法主要有逆转录病毒感染法，胚胎干细胞法和显微注射法等，但每种方法都有其缺陷，限制了其在今后动物遗传育种中的广泛应用。精子介导法因具有诸如成本低廉，转染效率高，操作简便，以及不需要昂贵的设备等优点，逐渐成为一种非常有前景的转基因方法。同时，纳米颗粒在基因转染中的应用，成为纳米生物学领域中重要的研究成果。纳米颗粒作为基因载体有许多优良的特性，诸如有很高的转染效率，良好的靶向特性，以及无免疫原性等。所有的这些优点均为动物育种提供了新的思路和方法。本文对PEI修饰的磁性纳米颗粒作为基因载体用于动物遗传转化做了一系列探讨，全文在整体上分为三个部分：1. PEI修饰的纳米颗粒基因载体的制备和表征在扫描电子显微镜，透射电镜，以及原子力显微镜的观察，结果表明PEI包裹的磁性纳米颗粒粒径约为100-200nm，粒径较为均匀，且分散性良好。当磁性纳米颗粒与质粒DNA结合时，表面会变的粗糙，同时平均粒径也会增大。如原子力显微镜显示在结合质粒DNA之前，磁性纳米颗粒的粒径为100nm，但是当其结合质粒DNA形成纳米基因载体复合物时，其粒径增大为130nm。通过凝胶电泳阻滞实验证实，纳米基因载体表面包裹的带正电荷的PEI，可以通过静电相互作用，与带负电的DNA结合形成纳米基因载体复合物，且结合较为紧密，同时，磁性纳米颗粒也起到了保护质粒DNA不被核酸内切酶和核酸外切酶降解的作用。同时，通过一系列实验，我们证实磁性纳米颗粒与DNA的最佳结合质量比为3:1。2.基于纳米基因载体的动物细胞转化实验为了评价磁性纳米颗粒作为基因载体用于转基因动物育种的能力，我们在实验中利用磁性纳米颗粒作为基因载体转染绿色荧光蛋白基因到猪肾PK-15细胞中，通过绿色荧光蛋白的表达情况来评价磁性纳米基因载体的转染效率。通过流式细胞仪测定绿色荧光蛋白的表达率，进而得到不同实验组的细胞转染率。磁性纳米基因载体组的转染效率为28.23%，脂质体对照组转染效率为15.42%，而裸DNA对照实验组的3.79%，同时，磁性纳米基因载体同时转化pEGFP-N1和DsRed两个表达载体到PK-15细胞中，实现绿色荧光蛋白和红色荧光蛋白的同时表达，磁性纳米基因载体可以实现双基因并转。同时，流式细胞仪测定磁性纳米基因载体双基因转染效率。其中，表达绿色荧光蛋白的细胞为18.32%，表达红色荧光蛋白的细胞为7.76%，同时表达绿色荧光蛋白和红色荧光蛋白的细胞为6.85%，即磁性纳米基因载体双基因转染率为32.94%。实验结果表明，磁性纳米基因载体可以作为转染PK-15细胞的一种新的转染方法，不仅是能够作为基因载体，高效的运载输送外源基因，同时还能实现双基并转，也为后续磁性纳米基因载体在动物生殖细胞中的遗传转化研究奠定了基础。3.基于纳米基因载体精子介导法的小鼠遗传转化研究精子介导法是利用精子细胞用于制备转基因动物，已在多种物种中实现，都得出了不同的实验结果。在我们的实验中，我们希望通过磁性纳米载体的与精子介导法相结合，高效的制备转基因小鼠。首先，通过共聚焦图像中精子表面的绿色荧光表明，纳米基因载体与外源DNA形成复合物后，可以结合附着于精子细胞头部，从而使获能后的精子细胞携带了外源基因，为后续的外源基因的遗传转化提供了可能。在纳米基因载体复合物转染精子后，再用荧光染料SYBR-14和PI双染精子细胞的流式细胞分析，用于评价纳米基因载体对成熟精子细胞的毒性，以及优化确定在对精子细胞毒性最小的纳米基因载体转染体系。通过多次实验摸索得出，在0.5μ g纳米基因载体、1.0μ g DNA/10~6精子，1ml体系孵育1h条件下，精子存活率为53.64%；在1ul脂质体、1.0μ g DNA/10~6精子，1ml体系孵育1h条件下，精子存活率为61.62%，可见此时纳米基因载体和脂质体基因载体均具有相对较低的细胞毒性。通过受精卵的卵裂培养和胚胎移植等过程，最终共产生F1代转基因小鼠，分别提取小鼠鼠尾DNA，进行PCR检测，结果纳米基因载体组有5只小鼠为阳性个体，阳性率为62.5%，脂质体实验组有阳性率为50%，而阴性对照实验组均没有检测出阳性条带的。说明纳米基因载体与脂质体相比具有更高的接合效率，能够通过体外受精成功的运载外源基因进入小鼠生殖细胞，并实现了外源基因的整合表达，且转染效率大于目前常用的脂质体基因载体。