เครื่องหมายดีเอ็นเอ คือ ชิ้นดีเอ็นเอสายสั้นๆ ที่ลำดับเบสสามารถจับกัน หรือเข้าคู่กับช่วงใดช่วงหนึ่งบนสายดีเอ็นเอหรือโครโมโซมของสิ่งมีชีวิตเป้าหมาย ทำให้สามารถกำหนดหรือระบุตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งบนโครโมโซมที่ศึกษา นอกจากนี้ ยังนำมาใช้เป็นเครื่องหมายติดตามหน่วยพันธุกรรมหรือยีนของสิ่งมีชีวิตได้ ความแตกต่างที่พบจากการใช้เครื่องหมายดีเอ็นเอตรวจสอบสารพันธุกรรมจากสิ่งมีชีวิตที่ต่างชนิดหรือต่างพันธุ์กัน เกิดขึ้นจากการเรียงตัวของลำดับของนิวคลิโอไทด์ในสารพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดที่มีความแตกต่างกัน เมื่อนำมาทำปฏิกิริยาระหว่างเครื่องหมายดีเอ็นเอชนิดต่างๆ ตำแหน่งการวางตัวและปริมาณของแถบดีเอ็นเอ (DNA band) ที่ปรากฏบนตัวกลางในการตรวจสอบภายหลังจากการทำปฏิกิริยาจึงแตกต่างกัน ทำให้สามารถแยกความแตกต่างของสิ่งมีชีวิตที่นำมาทำการศึกษาได้
เครื่องหมายดีเอ็นเอที่นำมาใช้ในการตรวจสอบหาความแตกต่างของสิ่งมีชีวิต สามารถแบ่งออกเป็น ๒ ประเภทตาม
หลักการ คือ
เป็นวิธีการเพิ่มปริมาณชิ้นส่วนดีเอ็นเอที่มีความจำเพาะขึ้นในหลอดทดลองโดยทำปฏิกิริยาอย่างต่อเนื่องเป็นลูกโซ่ จากการทำปฏิกิริยาร่วมกันระหว่าง ๑. เอนไซม์ DNA polymerase ที่ใช้ในการสังเคราะห์สายดีเอ็นเอ ๒. ดีเอ็นเอสายสั้นๆ ๒ สาย หรือไพรเมอร์ (DNA primer) ที่ใช้เป็นจุดเริ่มต้นการสังเคราะห์ดีเอ็นเอสายใหม่ เป็นตัวกำหนดขนาดของดีเอ็นเอที่ทำการสังเคราะห์ ๓. นิวคลิโอไทด์อิสระ และ ๔. สายดีเอ็นเอ เป้าหมายภายในหลอดทดลอง ภายหลังการทำปฏิกิริยาจะได้สายดีเอ็นเอใหม่จำนวนมาก ที่ถูกกำหนดขนาดตามระยะห่างของไพรเมอร์ ทั้ง ๒ สายที่เข้าจับบนสายต้นแบบเมื่อเริ่มปฏิกิริยาสังเคราะห์
เครื่องหมายดีเอ็นเอที่ได้รับการพัฒนามาจากเทคนิค PCR สามารถแบ่งได้เป็น ๒ ประเภท คือ
ก. ประเภทที่มี ไพรเมอร์ ชนิดที่มีความจำเพาะเจาะจง (specific primer) เครื่องหมายชนิดนี้มีบริเวณจับบนสายดีเอ็นเอที่สนใจในตำแหน่งที่แน่นอน ได้แก่ Sequence-tagged site (STS) และ SSLP (simple sequence length polymorphism) หรือ microsatellite
ข. ประเภทที่มี ไพรเมอร์ ชนิดที่ไม่จำเพาะเจาะจง (random primer) เครื่องหมายชนิดนี้สามารถจับกับสายดีเอ็นเอได้หลายๆ ตำแหน่ง ได้แก่ RAPDs (random amplified polymorphic DNAs) และ AFLD (amplified fragment length polymorphism)
ผลที่ได้จากการตรวจสอบคือ แถบดีเอ็นเอขนาดต่างๆ ที่ได้จากการสังเคราะห์ขึ้น โดยขนาดของชิ้นดีเอ็นเอจะถูกกำหนดจากตำแหน่งที่ไพรเมอร์ที่ใช้เป็นจุดเริ่มต้นในการสังเคราะห์จับบนสายดีเอ็นเอ จุดจับของไพรเมอร์บนสายดีเอ็นเอที่ต่างกันจึงทำให้ชิ้นดีเอ็นเอที่ได้มีขนาดแตกต่างกัน
การศึกษาทางด้านพันธุศาสตร์โมเลกุล เป็นการศึกษาลึกลงไปถึงความแตกต่างในระดับของยีนที่ทำหน้าที่เป็นส่วนควบคุมการแสดงออกของลักษณะต่างๆ ในสิ่งมีชีวิต เครื่องหมายระดับดีเอ็นเอจึงได้นำมาใช้ในงานหลายๆ ด้าน เช่น การสร้างเอกลักษณ์ ทางพันธุกรรม (DNA fingerprint) การแยกสายพันธุ์ (Varietal identification) การทำแผนที่ทางพันธุกรรม (Genetic mapping) การหาตำแหน่งของยีน (Gene tagging) และการนำมาใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของการปรับปรุงพันธุ์พืชและสัตว์
