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纳米颗粒作为基因和药物载体在动物细胞的研究中已取得了初步进展,这是纳米生物技术所取得的主要成果之一。但是纳米基因载体在植物中的应用研究相对较少,目前美国爱荷华州州立大学的研究者将硅纳米颗粒运用于植物获得了成功的报道。本文以聚乙烯亚胺(polyethylenimine,PEI)、低分子量壳聚糖(chitosan,CS)、聚乙烯亚胺包被的氧化铁磁性颗粒(magnetic iron oxide nanoparticles)为基因载体进行了植物转基因技术的研究,并就相关的基础性科学问题进行了初步探讨。通过研究,初步建立了基于三种基因载体复合物的植物转基因研究方法。1.PEI/DNA、CS/DNA、polyMAG/DNA三种纳米基因载体复合物的制备及其表征PEI、CS和polyMAG可以以不同质量比与DNA混合,得到稳定的基因载体复合物。经包封率测定,三种基因载体均能与DNA有效结合,结合效率达到90%以上;在电子显微镜下观察,三种基因载体复合物形态相似,呈现粒径约为100～200 nm的球形。经凝胶阻滞分析表明:三种纳米基因载体复合物稳定性良好24 h后仍稳定结合,并对DNA有一定的保护作用,防止与之结合的DNA被限制性内切酶和核酸酶降解。2.拟南芥原生质体细胞制备体系的优化选用3～4周的拟南芥叶片作为实验材料,研究分离拟南芥叶肉细胞原生质体细胞的条件和影响因素。结果表明,酶液体系中纤维素酶1.5%、离析酶0.5%,溶液pH = 5. 8的条件最适宜酶解。酶解时间2.0 h游离出原生质体细胞的产量最高,经纯化后原生质体细胞的产量可以达到106个·ml-1,原生质体的活力也可以保持较高水平。3.基于纳米颗粒的植物转基因研究分别用PEI/DNA、CS/DNA、polyMAG/DNA三种纳米基因载体复合物及聚乙二醇(PEG)阳性对照组为材料对拟南芥原生质体细胞进行转化实验。研究发现PEI/DNA基因载体复合物能携带绿色荧光蛋白基因(GFP)进入拟南芥原生质体细胞,并获得表达且效率高达80%,高于PEG介导的转化实验;CS/DNA载体复合物也可以携带绿色荧光蛋白基因进入原生质体细胞,但是转化效率非常低,仅为1%左右,远低于PEI/DNA基因载体复合物和PEG,而且对细胞的破坏也非常大。而polyMAG/DNA基因载体复合物经过不同场强的介导不能在原生质体细胞内表达,它对植物细胞的破坏也比较大。