基因芯片(Microarray)技术于1991年首次在Science杂志上被提出,是生物芯片(Biochip)的一种.与传统的核酸检测技术相比,基因芯片技术用于环境微生物研究具有更多优势:DNA或寡核苷酸为基础的基因芯片技术是研究功能基因组学的有力工具,它允许研究者全面地研究不同条件下活细胞的生理学;基因芯片技术不需要知道保守序列,不同种群的同一功能组的所有多态性基因序列可以构建在芯片上,并且以此作为探针来检测它们在环境样品中的的相应分布;基因芯片需要的样品量少,适宜于环境微生物检测;基因芯片具有定量特性.根据探针排列的类型,可以将用于环境研究的基因芯片主要分为3类.首先是含有编码不同生物化学循环过程关键酶(例如硝化和去硝化)和其它功能基因序列的功能基因芯片(FunctionalGeneArrays,FGAs),该技术可以用于检测自然环境中微生物群落的生理地位和功能活动.第二种是由含有源于核糖体核酸(rRNA)基因探针的系统发育的寡核苷酸芯片(PhylogeneticOligonucleotideArrays,POAs),该芯片主要是用于微生物群落组成和结构的系统发育分析.第三种是含有整个DNA基因组的群落基因组芯片(CommunityGenomeArrays,CGAs),该技术可以根据可培养的成分描述微生物群落.目前,基因芯片在环境微生物研究中的应用领域主要可分为基因表达分析、比较基因组分析和混合微生物的群落分析等.因为具有高密度和高通量能力,研究表明基因芯片可以作为分析环境样品的有利工具,预期基因芯片为基础的基因组技术将革命性的分析微生物群落的结构、功能和动力学.在历史上首次可能同时在实验中评估所有的或绝大多数复杂自然环境中的成分.随着进一步的简化,可能开始对微生物群落动力学建立一个全面统一的评价.因此通过基因芯片技术,可以进行微生物生态系统的组成、不同个体间的空间关系、代谢功能活动和种群功能间的相互关系的原位测定研究等,同时还可以对全球气候环境变化进行研究,可以预见,利用基因芯片对微生物生态学研究将为我们展示一个革命性的前景。