1994年，美国学者W.P.C.施特默尔^[注]在《自然》杂志发表了一篇题为“Rapid evolution of a protein in vitro by DNA shuffling”的文章，首次提出了DNA改组技术。W.P.C.施特默尔以β-内酰胺酶系统为实验对象，用DNA改组，经过三轮筛选和两次回交得到一新菌株，其头孢噻肟（cefotaxime）的最低抑制浓度比原始菌株提高了32000倍，远高于错误倾向聚合酶链反应的突变筛选结果。

1998年，Crameri等提出基因改组技术，用4个不同属的头孢菌素C酶基因，进行基因改组研究。提高了基因改组效率（抗性提高了8倍）。

1997年，赵惠民等提出交错延伸过程，把单一片段或同源基因酶解成小片段，以此作为聚合酶链反应（PCR）扩增的引物来达到随机进化的目的。StEP省去了酶切，简化了改组步骤，缩短了反应时间。

把某一亲本基因作为临时模板, 将另一亲本基因（不同种或属）进行酶切与模板杂交、退火延伸连接成新链。由于错配或叠交产生突变，形成嵌合基因。该技术是产生突变率最高的方法，同时突变子具有较高的继承性，能够得到更多的活性克隆。

1999年，奥斯特迈尔^[注]等提出SCRATCHY改组这一非同源序列间改组技术：将DNA改组与产杂交酶递增切断（ITCHY）结合。使用ITCHY在两个低同源性基因间建立广泛的杂合基因文库，以此为亲本基因进行改组，该方法不依赖于基因序列同源性。

该技术采用具有一定亲缘关系的不同种属的单链DNA作为模板。它的效率更高，并且其产生的嵌合基因编码蛋白质的热稳定性更好。

半理性化的蛋白质设计工程技术：利用对非同源基因建立多位点杂交基因库来筛选产生杂交蛋白质，在基因间产生多个交叉，让试验者自主决定交叉的数量、类型和位置。另外，该方法还提供了在体外进行外显子改组的可能性，尽可能模仿自然界中蛋白质的进化过程，更有效地得到所需的重组蛋白质。

可使任意两个或更多个亲本基因产生高度杂和的嵌合体文库，交叉位点无须具有同源性。每一个重组片段均设计有特殊的黏端，所有片段得以正确的顺序联合而不会产生片段重复，容易形成嵌合体。并且，它的点突变率也非常低，不同片段的结合和交叉位点序列几乎没有偏向性，这样就使得重组的效率大大提高。

蛋白质、酶和单克隆抗体等体外定向进化的高效方法。作为高通量的突变和筛选技术，DNA改组可以实现基因序列的点突变, 还可以实现其他突变技术不能实现的基因片段插入、缺失、倒转和整合等, 而且可以反复改组, 实现突变的优势积累效应，提高突变文库的丰度, 创造新基因和获得期望功能的蛋白质。

主要包括以下几个步骤：①准备多种同源核苷酸序列作为模板建立初级文库。②用脱氧核糖核酸酶Ⅰ或超声波等其他方法处理产生随机片段。③在不加引物的条件下，利用PCR进行重排。④当产物序列接近目的基因长度时加入两侧引物，经少数循环扩增后得到全长目的基因。⑤将产物通过载体转入宿主细胞后在特定选择压力下筛选，得到的突变体作为下一次DNA改组的模板，建立次级文库，多次筛选后可得到理想的突变体。

DNA改组在基础理论研究方面能够提高酶活力和蛋白质的热稳定性，同时，对抗体片段的产量以及植物抗害能力也带来一定的好处。在医药研究方面，DNA改组在生物制药、疫苗研制、基因治疗等领域得到了很好的应用。随着生物技术和生物信息学的迅速发展，DNA改组将会开拓更多的应用领域，创造出一系列具有重要商业价值的基因和蛋白质。