当代微生物学的发展趋势，一方面是由于分子生物学新技术不断出现，使得微生物学研究得以迅速向纵深发展，已从细胞水平、酶学水平逐渐进入到基因水平、分子水平和后基因组水平。另一方面是大大拓宽了微生物学的宏观研究领域，与其他生命科学和技术、其他学科交叉、综合形成许多新的学科发展点甚至孕育新的分支学科。近 20 ～ 30 年来，微生物学研究中分子生物技术与方法的运用，已使微生物学迅速丰富着新理论、新发现、新技术和新成果。 C. Woese 1977 年提出并建立了细菌（ bacteria ）、古菌 (archaea) 和真核生物（ eucarya ）并列的生命三域的理论，揭示了古细菌在生物系统发育中的地位，创立了利用分子生物学技术进行在分子和基因水平上进行分类鉴定的理论与技术。微生物细胞结构与功能、生理生化与遗传学研究的结合，已经进入到基因和分子水平，即在基因和分子水平上研究了微生物分化的基因调控，分子信号物质及其作用机制，生物大分子物质装配成细胞器过程的基因调控，催化各种生理生化反应的酶的基因及其组成、表达和调控，阐明了蛋白质生物合成机制，建立了酶生物合成和活性调节模式，探查了许多核酸序列，构建了 100 多种微生物的基因核酸序列图谱。如大肠杆菌（ Escheriachia coli ）的基因图谱早已绘出， 1/3 多的基因产物已完成了生化研究， 80 ％的代谢途径已有了解，染色体复制模式及调控方式已基本阐明，对许多操纵子的主要特征已有描述，对大肠杆菌细胞高分子的合成已探明，并可以在试管中模拟，即进入了后基因组时期。对固氮酶合成基因及其活性已构建了调节模式，并在基因和分子水平上揭示了根瘤菌 — 豆科植物共生固氮体系中根瘤菌和豆科植物相互识别、共建有效根瘤及其调节。 DNA 重组技术的出现为构建具有特殊功能的基因工程菌提供了令人兴奋的成果和良好的前景，已实现了利用基因工程微生物大量生产人工胰岛素、干扰素和生长素等贵重药物，形成了一个崭新的生物技术产业。目前正有许多研究利用 DNA 重组技术改良和创建微生物新品种。

微生物生态学的研究不仅拓宽了原有的土壤、污水、水域、地矿等环境并进入了宇宙空间和深入到微生物赖以生存的为环境，而且极大地关注了极端环境下的微生物生命活动，阐明了这些极端环境微生物具备的其他生物所没有的性状，形成了一个生命科学中的崭新领域，为生命的起源、进化和系统发育的探索和阐明提供了大量有用的证据，也极大的丰富了自然界微生物种的多样性。微生物作为环境污染物的 “ 清道夫 ” 和污染受损环境的生物修复者，它们对于部分污染物尤其是含芳香环的难降解物的分解和降解，也已从质粒、降解酶基因水平上加以阐明。

微生物学的研究将日益重视微生物特有的生命现象。如极端环境中的生存能力，特异的代谢途径和功能，化能营养、厌氧生活、生物固氮，不放氧光合作用等，对于这些生命过程中物质和能量运动基本规律的阐明将会给人们展示一个诱人的应用前景。由于微生物具有独特和高效的生物转化能力和产生多种多样的有用的代谢产物，为人类的生存和社会的发展进步创造难以估量的财富，因此发展和促进微生物生物技术的应用即微生物产业化，如微生物疫苗、微生物药品制剂、微生物食品、微生物保健品、可降解性微生物制品，等等，将是世界性的生物科学热点，会得到极大的发展。

因此，根据 21 世纪生命科学的发展趋势和研究热点，在目前已对少数微生物构建遗传物理图谱的基础上，将会全面展开微生物基因组学和后基因组学的研究。微生物基因组的研究必将明显的促进生物信息学的发展和包括比较生物学、分子进化学和分子生态学在内的生物学研究新时代的到来。对具有某种意义的微生物种、菌株进行全基因组的序列分析、功能分析和比较分析，明确其结构、表型、功能和进化等之间的相互关系。阐明微生物与微生物之间、微生物与其他生物之间、微生物与环境因素之间相互作用的分子机理及其控制本质基因机制，将会极大发展微生物分子生态学、环境微生物学、细胞微生物学、微生物资源学的发展。

微生物学的研究技术和方法也将会在吸收其他学科的先进技术的基础上，向自动化、计算机化、定向化和定量化发展，微生物信息学正在孕育中。技术上的重大突破，促使生物科学获得前所未有的高速度发展，开辟斩新的研究领域，进入新的研究深度。使发育分子生物学、神经分子生物学、分子细胞学、分子生理学、分子生态和进化等学科领域的逢勃发展。为改造生物提供强有力的手段，从而使得在分子水平上得新设计、改造和创建新的生物形态和新的生物物种成为可能。基因工程的应用范围可以扩大到食品、化工、环保、采矿、冶炼、材料、能源等众多领域，具有诱人的开发前景。改变已有的基因甚至创造新的物种，这是一项前无古人的崭新工作。

21 世纪是生命科学的世纪，生命科学中最活跃的微生物学无疑将有极大的突破性发展，对于推动人类文明的继续进步和人类的可持续生存与发展具有重要影响。

人类的生存繁衍和可持续发展依赖于良好的生活环境、安全的食品和水源。然而，由于各种各样的原因，人类生存的环境包括土壤、水域、大气受到污染，甚至是严重污染，进而通过植物、动物各级生物链污染人类食物和饮用水。许多环境污染物是人类体内激素的替代物和干扰物，具有类似人类体内激素的生理特性、能干扰内分泌系统的正常生理活动，称之为环境激素。这些环境激素可以严重损伤和破坏男性的生殖能力，明显引发女性乳腺癌等女性疾病，诱发少年儿童的性早熟，引发人类不正常心理情绪与行为。在人类进入 21 世纪之初之际，不得不痛苦地面对自身造成的污染环境，因为环境污染危机已经直接威胁到人类本身的生存繁衍和可持续发展。

保护环境、维护生态平衡以提高土壤、水域和大气的环境质量，创造一个适宜人类生存繁衍、并能生产安全食品的良好环境，是人类生存所面临的重大任务。随着工农业生产的发展和人民对生活环境质量要求的提高，对于进入环境的日益增多的有机废水污物和人工合成有毒化合物等所引起的污染问题，越来越受到关注。而微生物是这些有机废水污物和合成有毒化合物的强有力的分解者和转化者，起着环境 “ 清道夫 ” 的作用。而且由于微生物本身所具有繁衍迅速、代谢基质范围宽、分布广泛等特点，它们在清除环境 ( 土壤、水体 ) 污染物中的作用和优势是任何其他理化方法所不能比拟的。因此正广泛应用微生物来处理有机废水和污物，进行污染土壤的微生物修复。某些微生物也以其本身作为病原或其代谢毒物污染各类环境或食品，危害着人类健康。 利用微生物生产可生物降解塑料替代目前正在大规模使用的非生物降解塑料。

农业是人类赖以的最重要的客观基础。微生物学不仅与农业生产密切相关，而且与食品安全和品质改善密切相关。

土壤的形成及其形成其肥力的提高有赖于微生物的作用。土壤中含氮物质的最初来源是微生物的固氮作用。土壤中含氮物质的积累、转化和损失，土壤中有机质尤其是腐植质的形成和转化、土壤团聚结构的形成、土壤中岩石矿物变为可溶性的植物可吸收态无机化合物等等过程都与微生物的生命活动相关：由于微生物的话动，使得土壤具有生物活性性能，推动着自然界中最重要的物质循环，并改善着土壤的持水、透气、供肥、保肥和冷热的调节能力，有助于农业生产。

随着人类对环境和食品安全质量的要求愈来愈高，易造成环境和食品污染的化学农药、化学化肥愈来愈不受欢迎，绿色农业或有机农业、绿色食品的呼声愈来愈高。而绿色农业或有机农业、绿色食品离不开微生物的作用。在农业生产过程中，农作物的防病、防虫害也与微生物密切相关。植物的许多病其病原就是各类微生物，而反过来也可以利用某些微生物来防治农作物的某些病虫危害。有机肥的积制过程实际上就是通过微生物的生命活动，把有机物质改造为腐殖质肥料的过程。有机和无机肥料施人土壤后，只有一部分可被植物直接吸收，其余部分都要经过微生物的分解、转化、吸收、固化，然后才能逐渐并较长时间地供给植物吸收利用。许多微生物能固定大气中的氮素，为植物提供氮素营养。

农产品的加工、贮藏，实际上很多是利用有益的微生物作用或是抑制有害微生物的危害的技术。

微生物学是农业科学的重要基础理论的 — 部分。随着科学技术的发展，微生物学与农业科学之间的关系必将越来越密切，微生物学对现代农业科学的影响也必将越来越大。

化学燃料不仅是一次性能源，而且燃烧过程中对于环境的污染是一个众所周知的严重问题。由于微生物可以转化农业和某些工业有机废弃物为氢气和乙醇等，不仅消除了环境的有机污染物又可生产如氢气、乙醇、甲烷等无污染的清洁能源，对于人类的可持续发展具有巨大的推动作用。

由于微生物本身的特点和代谢产物的多样性，利用微生物生产人类战胜疾病所需的医药制品正受到广泛重视。当今人类正面临着空前的健康安全威胁，不仅许多给人类造成巨大灾难的疾病在卷土重来，如肺结核、霍乱等，而且很多不明原因、尚无有效控制办法的疾病正不断出现，如艾滋病、疯牛病、埃博拉病毒病、非典型肺炎即严重急性呼吸系统综合症，等等。然而这些疾病的传染控制与治疗，将在很大程度上需要应用已有的和正在发展的微生物学理论与技术，并依赖于新的微生物医药资源的开发与利用。利用微生物生产多糖制作人类保健品；等等。微生物是各无穷无尽的资源宝库，利用和开发微生物必将为人类的生存和可持续发展作出巨大贡献。