在自然界中存在大量豐富的微生物資源，但目前被人們所培養利用的僅僅占1%～10%，還有大量的微生物沒有被人們所了解和利用。隨著基因組學在生物技術領域的不斷發展，微生物基因組學的研究憑借基因組研究(TIGR)所利用鳥槍法成功地對流感嗜血菌(Haem ophilus influenzae)的全基因組序列的測定而日趨發展起來。特別通過將分子生物學的研究方法與微生物學的研究相結合，使得人們在微生物的進化、結構以及基因組等方面取得了一系列重要的研究成果，從而使大量未培養的微生物的利用變為可能，其中變性梯度凝膠電泳(DGGE)技術在對微生物多樣性的研究中應用廣泛，目前DGGE已被應用于分析自然環境中細菌、古菌、真核生物、微型真核生物和病毒群落的生物多樣性。這一技術能夠提供群落中優勢種類信息且同時分析多個樣品，具有可重復和容易操作等特點。適合于調查種群的時空變化，并且可通過對切下的帶進行序列分析或與特異性探針雜交分析來鑒定群落成員。
1 DGGE的基本原理
DGGE技術主要原理如圖1所示，在堿基序列存在差異的DNA雙鏈解鏈時需要不同的變性劑濃度，他們一旦解鏈，在聚丙烯酰胺凝膠中的電泳行為將發生很大的變化。因此，將PCR擴增得到的等長DNA片段在含有變性劑梯度的凝膠中進行電泳，序列不同的DNA片段就會在各自相應的變性劑濃度下變性，發生空間構型的變化，導致電泳的速度急劇下降，以至停留在相應變性劑梯度凝膠中，染色后在凝膠上呈現為分開的條帶，每個條帶代表一個特定序列的DNA片段。在不同泳道中停留在相同位置的條帶，一般可視為具有相同的DNA序列。該技術可以分辨具有相同大小片段的序列差異，可以用于檢測單一堿基的變化，微生物群落遺傳多樣性以及PCR擴增DNA片段的多態性。
為了提高DGGE的檢測敏感性，通常在一側引物的5′端設計增加一段富含GC的區域( GC-Clamp，其長度通常為30～50個核苷酸) ，避免了DNA的完全解鏈，從而提高了不同堿基的檢出率，使相差一個堿基的序列也能分辨分離。
2 技術步驟
該技術主要操作過程如下：(1)樣品總DNA提取;(2)樣品16SrDNA片段的PCR擴增;(3)DGGE條件優化與分析;(4)割膠測序等后續處理。
3 DGGE 的應用前景
自Handelsman 等1998 年提出元基因組學(環境基因組，Metagenomics)后，利用現代基因組技術進行自然或人工環境的微生物群落的研究成為熱門方向。目前，元基因組學手段已經被應用于海洋和土壤微生物群落的研究。來源于環境中未培養微生物的功能基因甚至是基因組學研究拓寬了微生物群落的研究領域。DGGE 技術可以監測復雜環境中特異的功能基因及其表達研究,為元基因組學研究提供有利信息和基因篩選方案。此外DGGE 分析中獲得的核酸序列還可以進一步應用于熒光原位雜交、DNA 芯片和實時定量PCR (Real-time PCR) 等技術，為特異種群的快速檢測做出貢獻。
目前DGGE 在環境微生物學中是一種被普遍接受的進行微生物群落復雜性和行為研究的分子生物學工具。該技術具有可靠、可重復、快速和容易操作等特點。結合PCR 擴增標記基因或其轉錄物(rRNA 和mRNA)的DGGE 能直接顯示微生物群落中優勢組成成分。由于它可同時對多個樣品進行分析使之非常適合調查微生物群落的時空變化, 而且可能通過序列分析切下的帶或通過與獨特的探針雜交鑒定群落成員。加之對這種技術作用的理論背景有很好的了解, 如雙鏈DNA 在溶液中的解鏈行為的熱動力學原理。使用DGGE 可以了解環境被干擾后微生物群落或某種指示微生物的命運。功能基因作為分子標記的常規使用能夠用來鑒別密切相關但生態上不同的種群。末端標記的熒光PCR 產物和(區內(intra-lane) 標準可用于檢測稀少群落成員和
盡管DGGE 電泳技術在研究群落動態和多樣性方面存在很多優勢，但是該技術無法給出代謝活性、細菌數量和基因表達水平方面的信息。因此必須與其它技術相結合才能彌補不足。Biolog和酶學分析均可以提供群落代謝活性特征。此外熒光原位雜交技術可以提供細菌的相對數量信息，穩定同位素探針的原位雜交技術，可以提供代謝信息，得到群落結構和功能關系。通過16S rDNA或基因文庫也是分析不同種群的相對數量的一種方法。利用Real-time PCR 擴增特異種屬的16S rRNA或功能基因，可以對群落的細菌數量和基因表達水平進行定量。因此，與其他分子生物學技術的結合后，可以進一步發揮DGGE 技術的效能，更好的為微生物群落結構和功能分析服務。