双脱氧终止法和化学降解法自1977年提出并逐渐完善，是目前公认的两种最通用、最有效的DNA序列快速分析方法，Sanger、Maxam和Gilbert等人也因此分享了1979年度诺贝尔化学奖。
但是，这两种测序技术在实际操作中都存在一些共同的问题，如存在放射性核素的污染，且同位素的散射与衰变影响测序结果读取的准确性，测序操作步骤繁琐，不能满足大规模测序的需求。随着计算机技术、毛细管电泳技术、精密仪器分析制造技术和分子生物学研究的迅速发展，DNA自动化测序仪取得了突破性进展，已成为今天DNA序列分析的主流。
测序仪在发展中的一项重大改进就是用荧光标记染料代替了放射性同位素，并将聚丙烯酰胺凝胶电泳的自动化操作取代传统的手工操作，特别是利用计算机软件系统对测序结果的收集和分析。对DNA测序仪的另一项重大改进出现在20世纪90年代中期，并在90年代末实现了DNA测序仪商品化，这就是用集束化的毛细管电泳代替了凝胶电泳。集束毛细管电泳的工作方式极大地提高了DNA测序的自动化程度，而且通过提高电泳电压，显著地加快了分析速度，使DNA测序工作成为一种可规模化进行的生产线。
自动DNA测序系统的设计原理是采用荧光标记DNA片段，并用激光激活的荧光探测系统，检测序列反应的分离产物，读出电泳条带所示的碱基顺序。虽然各种DNA自动测序系统采用不同的检测方法，但Sanger法所采用的双脱氧链末端终止法的原理，亦是现今自动化测序的最佳选择方案。即大都采用Sanger的双脱氧核苷酸链终止法原理进行测序反应，主要的差别在于非放射性标记物和反应产物(标记DNA片段)分析系统。
德国海德堡欧洲分子生物学实验室(EMBL)等提出和设计的ALF全自动激光荧光DNA测序系统采用非放射性的单一Cy5荧光素标记测序引物。采用Sanger法进行反应，分别生成4组终止于不同种类碱基、末端带有Cy5荧光素标记的DNA片段。A、G、C和T4组反应物在相邻的4个泳道被分离，每个泳道均有由激光器和探测器组成的探测装置对荧光信号进行检测，采集到的荧光信号通过计算机进行处理，获得目标DNA的最终序列，这种自动化测序方法简称为“一色四泳道”。
然而，目前被各大测序公司和科研院校广泛使用的ABI型全自动DNA测序仪则采用另一种荧光标记方法。其特点是采用4种荧光染料分别标记终止物ddNTP或引物，经Sanger测序反应后，反应产物3′端(标记终止物法)或5′端(标记引物法)带有不同的荧光标记。这样，一个目标DNA样品的4个测序反应产物可以在同一泳道内进行电泳分离，从而降低测序泳道间迁移率差异对精确性的影响。通过毛细管电泳将各个荧光标记片段分开，荧光检测器同步扫描，并在CCD(charge-coupled device)摄影机上同步成像，采集代表不同碱基信息的不同颜色的荧光信号。通过计算机的处理，结果能以电泳图谱、荧光吸收峰图或碱基排列顺序等多种方式输出，这种自动化测序方法简称为“四色一泳道”，如图6-4。
目前，该类自动化测序系统已经广泛应用于大规模的基因组测序和大量待测样品的序列分析。此外，亦可以使用各种辅助软件进行DNA定量分析和大小分析，故可广泛应用于基因突变分析(SSCP)、DNA指纹图谱分析、基因连锁图谱分析及基因表达水平分析等。
图6-4 “四色一泳道”荧光标记自动化测序基本原理
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