PCR克隆的另一個應用是克隆一個已知基因的同源性基因。發現基因家族的新成員或者是其他種間的同源基因，合成與該基因的保守區相互補的DNA引物（保守區是指與其他已知物種或同源家族成員一致或相似的基因區），保守區通常都是編碼蛋白質的重要功能區。用這個引物從目的DNA或cDNA中擴增靶序列。擴增的片段經凝膠純化，再擴增，然後克隆入載體產生一個標記探針，用於篩選適宜的文庫來分離及克隆同源基因。
Taq聚合酶的能力有限，隻能合成1kb以下的序列。但新的PCR酶卻可以擴增長度上千kb的模板，而且，一些新的DNA聚合酶具有強的校對閱讀和更正功能，可以在聚合酶反應時更正PCR錯誤，增強擴增產物的準確性。RACE（cDNA末端的迅速擴增）是一個PCR的變化型，它使所有mRNA的多聚腺苷酸尾都被擴增，並獲得更多的DNA序列。有一些非靶模板序列也被擴增出來。差異顯示PCR可用於比較兩個細胞或組織集團中基因隨機表達方式的不同。
PCR技術已被迅速廣泛地應用於生物和醫學領域。臨床上，運用PCR技術擴增基因片段來證實突變性疾病是一個更為有效的方法，比從個體DNA建立基因組文庫並用特異探針發現基因異常更為方便。PCR擴增可應用於臨床微小標本的檢測，而且已經成為一個非常敏感的分析方法，例如應用於骨髓炎的細菌診斷和艾滋病病毒基因的檢測。PCR還被廣泛應用於法醫學的人體物證標本的基因擴增。有短隨機引物片段產生的cDNA通常是在cDNA的非翻譯部分，這個部分是很少有保守性的區域，所以必須用附加克隆的方法來獲得DNA的編碼序列。編碼序列通常是保守的，並且基因產物的功能可以從國家資料庫中其他已知同源序列的功能推測而知。
其他用於差異表達檢測的同時可篩選上千個基因的新方法已被創建。有一種方法叫抑製性減數雜交，這是減數雜交的一種變化型。它可以使過量的和稀有的cDNA雜交正常化。第二種新的方法叫DNA芯片，該技術是將上千或上萬個合成的寡核苷酸或已知序列的DNA片段用電腦芯片顯微刻印技術，按照特異幾何圖形排列固化在矽片或玻璃片上。熒光標記的被分析的RNA、DNA或cDNA與芯片雜交，然後計算機激光掃描儀就可以檢測到雜交DNA的結合部位。而該部位的寡核苷酸DNA序列是已知的，由此就可以知道被分析DNA的序列。用不同的熒光標記來源不同cDNA，就可同時檢測比較2個以上的群體。比如來源於病人和正常人的組織或細胞的cDNA就可用不同標記的熒光同時完成檢測。芯片上排列的DNA片段可以用同疾病相關的特殊序列或者是某物種的基因。目前已有的基因芯片包括艾滋病病毒基因組突變，細胞色素P450（與藥物代謝相關基因），在許多癌症中發生突變的P53抑癌基因芯片。芯片排列技術同樣可以用於製作多肽芯片，用以篩選及鑒別發生相互作用的DNA或其他蛋白質，該技術已經產生。雖然生物芯片技術現在仍處於新生期，但它已顯示出巨大的生機，加速了從正常和疾病細胞或組織中獲得不同表達基因信息的步伐。
聚合酶鏈式反應（PCR）體外擴增DNA
（一）原理
PCR技術用於擴增位於已知序列之間的DNA片段，實際上是在模板、引物和四種脫氧核苷酸存在的條件下依賴於DNA聚合酶的酶促反應，其特異性是由兩個人工合成的引物序列決定的。所謂引物是與待擴增片段兩翼互補的寡核苷酸，其特征是單鏈DNA（ssDNA）片段。反應分三步：①變性（denaturating）：通過加熱使DNA雙鏈間的氫鍵斷裂，形成單鏈DNA；②退火（annealling）：將反應混合液冷卻至某一溫度，使引物與靶序列退火。由於模板分子結構較引物要複雜得多，且反應體係中引物DNA量大大多於模板DNA，使引物與其互補的模板在局部形成雜交鏈，而模板DNA雙鏈之間互補的機會很少；③延伸（extension）：在DNA聚合酶和四種脫氧核糖核苷三磷酸底物及Mg2＋存在的條件下，退火引物沿5′→3′方向得以延伸。以上每三步為一循環，由於上一輪擴增的產物又充當下一輪擴增的模板所以每完成一個循環，就基本上使目的DNA產物增加一倍。30個循環後，擴增量為230拷貝，約109個拷貝。
（二）主要儀器、材料和試劑
1.主要儀器和材料DNA擴增儀、台式高速離心機、電泳儀、電泳槽、手提式紫外燈、Eppendorf管，Tip頭、微量加樣器（0～20μl和0～200μl各1支）、Eppendorf管架、DNA標本。
2.試劑Taq DNA聚合酶（5U／μl）、10×Taq DNA聚合酶緩衝液（亦稱為擴增緩衝液，不含MgCl2）、4種dNTP混合液（每種濃度均為2.5mmol／L）、MgCl2、25mmol／L 50×TAE電泳緩衝液、10mg／ml溴化乙錠、1％～2％瓊脂糖凝膠（濃度視待擴增的DNA片段大小而定）、引物。
（三）操作步驟
隨著PCR檢驗試劑的商品化，PCR的實驗步驟越來越簡單。一般的操作步驟如下
（1）標準的PCR體係，一般選用50～100μl體積，其中含有：
KCl 50mmol/L，
Tris.Cl（室溫下pH8.3）10mmol/L，
1.5mmol/L MgCl2，
100μg/ml明膠或牛血清蛋白（BSA），
上、下遊引物各1μmol/L，
四種dNTP混合物各200μmol/L，
模板DNA 102～105個拷貝，
Taq DNA聚合酶2.5U。
（2）將以下各成分在0.5ml滅菌離心管內混合（按100μl反應體積計算）：
10×PCR緩衝液10μl；
2mol/L dNTP 10μl；
上、下遊引物各100pmol；
模板DNA 102～105個拷貝；