PCR روشی آزمایشگاهی برای تولید و تکثیر نمایی توالی DNA هدف است. این روش در سال 1983 توسط کری مولیس اختراع شد، که در سال 1993 موفق با دریافت جایزه نوبل شیمی گردید. این واکنش به این دلیل پلیمراز نامیده شده است که در این روش تنها آنزیم مورد استفاده، آنزیم DNA پلیمراز است. واژه زنجیره در این روش به این دلیل استفاده می شود که محصول اولین واکنش، پیش ماده دومین واکنش است و فرایند به این طریق پیش می رود. فرایند PCR بر مبنای چرخه های گرمایی است که شامل سرد و گرم شدن های مکرر واکنش به منظور دناتوره شدن DNA و به دنبال آن همانندسازی آنزیمی آن است. در فرایند PCR ، تکثیر محصول ژنی به صورت نمایی انجام می شود تا هنگامی که تعداد کپی های بسیاری از DNA ایجاد شود (شکل 1.5).

کاربردهای وسیعی از PCR در زمینه های مختلف پزشکی، بیماری های عفونی، پزشکی قانونی و کارهای تحقیقاتی، وجود دارد. PCR اجازه تولید دو قطعه کوچک از DNA را هنگامی که دو توالی آغازگر شناسایی شده اند را می دهد. PCR همچنین در توالی یابی DNA  نیز مورد استفاده قرار می گیرد. از دیگر دستاوردهای مفیدی که با استفاده از PCR  انجام می شوند، شامل کلونینگ DNA، انگشت نگاری ژنتیکی و انگشت نگاری DNA در امور قانونی و جنایی، می باشد.  تنوع در روش های مبتنی بر PCR، کاربردهای بسیار پیشرفته ای را ایجاد کرده است. این روش ها شامل : PCR آلل اختصاصی، PCR گردایش، PCR نامتقارن، dial-out PCR,، digital PCR، hot start PCR، in-silico PCR، intersequence- specific PCR، PCR معکوس، ligation-mediated PCR، PCR چندگانه، nested PCR، PCR رونویسی معکوس، touch down PCR، universal fast walking و بسیاری انواع دیگر، است.

اساس مولکولی شناسایی گونه های باکتریایی، با تکثیر و توالی یابی ژن 16S rRNA و به دنبال آن، مقایسه آن با پایگاه داده موجود، سر و کار دارد. اولین بار توسط Carl Woese، مقایسه ژن rRNA برای شناسایی باکتری انجام شد که اجداد اصلی در تکامل میکروارگانیسم ها را مجددا تعریف کرد. مهمترین و اصلی ترین مزیت مقایسه توالی ژن rRNA ایجاد پایگاه داده ای در سطح جهانی است که روز به روز در حال گسترش است. (شکل 1.6) نزدیک به 60000 توالی ژن 16S rRNA، در حال حاضر در پروژه پایگاه داده ریبوزوم (RDP II) در دسترس است.

مفهوم مقایسه توالی ژنی جوامع میکروبی، انقلابی در اکولوژی (محیط زیست) میکروبی ایجاد کرده است. RNA ریبوزومی 16S بخشی از زیرواحد کوچک 30S ریبوزوم پروکاریوتی است که حدود 542/1 کیلو جفت باز(kb)، طول دارد. دلیل استفاده از روش تکثیر ژن 16S rRNA برای شناسایی باکتری ها شامل موارد زیر است:

• وجود ژن در تمامی ارگانیسم هایی که عملکرد مشابه دارد.
• توالی این ژن، به اندازه کافی دارای نواحی محافظت شده، متغیر و بسیار متغیر است.
• اندازه 1500 جفت بازی این ژن که هم توالی یابی را آسان می کند و هم به اندازه کافی دارای اطلاعات مورد نیاز برای شناسایی و آنالیز فیلوژنی است.