人类开始利用微生物次生代谢产物的历史较为久远。但是真正有目的地从微生物中筛选微生物次生代谢产物，则起始于弗莱明爵士从青霉菌中发现青霉素。自青霉素发现以后，微生物成为生物活性物质筛选的重要来源。微生物次生代谢产物在医药及农药研究开发中发挥了重要的作用。在进行微生物次生代谢产物研究时，如何提高微生物次生代谢产物的多样性是摆在研究者面前的重要课题。分子生物学技术已成为提高微生物次生代谢产物多样性的一个重要手段通过引入抗生素生物合成的调控基因有可能激活抗生素产生菌中的沉默基因，使另一结构的抗生素的生物合成开始，这样就可能得到新的化合物。近年来，随着基因组学技术的发展，一些微生物的基因组序列被测定。通对产生已知抗生素的微生物菌株的基因组DNA序列的分析，研究者发现，其中存在的与微生物次生代谢产物生物合成的基因簇的数量与其所产生的次生代谢产物要多得多。通过分子水平上对微生物次生代谢产物，特别是抗生素生物合成的研究，一些抗生素合成的调控基因、合成基因簇被克隆，其中以聚酮合成酶基因研究最多，也最为深入。而大量聚酮合成酶基因的克隆，使得到抗生素的组合生物合成成为可能，研究者可让微生物按照自己设定的路线，合成非天然的微生物次生代谢产物。宏基因组文库的筛选是研究不可培养微生物的次生代谢产物的主要方法，并有研究者从宏基因组文库中发现了新的生物活性次生代谢产物。随着技术的不断进步和我们对微生物了解的不断深入，可以预计，越来越多的具有生物活性的微生物次生代谢产物将会发现。