对于乳酸菌的研究已经从最初的形态学研究，发展为细胞水平和分子水平的研究。
自2001年完成第一株乳酸菌即乳酸乳球菌IL1403的全基因组测序以来，目前已经公布的测序完成的乳酸菌包括: 嗜酸乳杆菌NCFM /ATCC 700396; 乳酸乳球菌IL1403、长双歧杆菌NCC 2705、植物乳杆菌WCSF1、约氏乳杆菌NCC533以及等。
许多与工业生产相关的性状都是由质粒编码的，比如说: 乳糖代谢酶类、蛋白水解酶类、摄取柠檬酸盐的酶、噬菌体抗性、细菌素的生成、多糖的合成、金属离子抗性以及抗生素抗性。
乳酸菌基因组学(比较基因组学和功能基因组学) 在乳品发酵菌种及益生菌方面的应用:
(1) 筛选具有特定胞外多糖特性(如短结构，拉丝状) 及数量的嗜热链球菌;
(2) 对于益生菌来说，其基因组的分析可以将它们的基因特点和益生功能联系起来在分子水平上筛选具特定功效的益生菌菌株;
(3) 进一步探索噬菌体的分子进化规律，阐明乳酸菌抗噬菌体的机制。
例如嗜热链球菌对CR ISPR ( clustered regularly interspaced short palin2dromic repeats 呈一定顺序反复规律性出现的基因丛簇) 编码的获得与其抗噬菌体的关系的发现。
基因研究与筛选不同特性的“胞外多糖EPS”相关的嗜热链球菌
研究发现，在酸奶菌种中的嗜热链球菌中都含有一个基因簇: EPS基因簇，它与一种胞外多糖(EPS) 的合成相关，因此被称为EPS基因簇。
而对于35株嗜热链球菌的EPS基因簇分析发现:在低“拉丝”结构和短EPS基因之间似乎存在某种特定的联系; 这将为酸奶产黏菌种的筛选和开发提供了理论依据及从分子水平上大规模筛选提供了简单快捷和直观的方法。
乳酸菌的功能基因组学与益生菌菌种特定功效的筛选
功能基因组学Functional genomics的研究又被称为后基因组学，是利用结构
基因组学提供的信息和产物，通过在基因组或系统水平上全面分析基因的功能，使得生物学研究从对单一基因或蛋白质的研究转向对多个基因或蛋白质同时进行系统研究。
功能基因组学的研究包括基因功能发现、基因表达分析及突变检测。
它采用一些新的技术对成千上万的基因表达进行分析和比较，力图从基因组整体水平上对基因的活动规律进行阐述。
嗜酸乳杆菌NCFM是全球第一个完成全基因序列的嗜酸乳杆菌，也是第一个完成基因序列的商业菌株。
通过对嗜酸乳杆菌NCFM全基因序列的分析，可以将其基因序列的某些片段与菌株的生物化学，生理特性(如耐酸耐胆汁耐热，抗氧化性，对人体上皮细胞的黏附性，对碳水化合物的利用，其功能性(如调节免疫，抗过敏性，降低食欲等等) 甚至其加工与储存特性(如菌株发酵的条件，冻干条件，储存过程的稳定性) 相联系。
鼠李糖乳杆菌Howaru Rhamnosus也是目前研究比较多的、具较强保健功效的益生菌。
已证明具有激活免疫，抑制肠道有害菌，调整肠道菌群等功效。
对其测序的研究发现其已知基因900多个，其中300多个和益生菌功能有关，对其基因的研究还显示: 该菌株可合成除色氨酸，丙氨酸，苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、颉氨酸外的全部氨基酸，可合成叶酸、亚铁原卟啉、维生素B1 等生长因了。
抗噬菌体菌株的筛选研制
嗜热链球菌是工业化应用最重要的乳酸菌之一，它们广泛地用于酸奶和很多种奶酪的生产。
由于各个菌株都具有独特的感官和质构特性适合生产不同的发酵产品，这种低G_C革兰氏阳性菌种的很多菌株大规模地用于牛奶发酵。
象所有其他的原核生物一样，乳酸菌作为发酵剂生产活菌产品时，也不可避免地存在被其相应病毒—噬菌体所感染的可能乳酸菌被噬菌体攻击后，导致细胞的裂解，发酵过程产酸降低，严重者导致发酵彻底失败，或者导致产品粘度下降或结构粗糙甚至完全没有多糖的产生。
因此其系统化地应用相同的嗜热链球菌菌株也受到了削弱。
相应地，近年来对嗜热链球菌噬菌体的广泛和深入研究也成为热点，噬菌体同其他类型病毒一样，对宿主细胞有着很强的依赖性和专一性。
乳酸菌类型的纷繁复杂，必然导致了其噬菌体种类的复杂性。
最近科学家将噬菌体分为 3 类:Myoviridae、Podoviridae、Siphoviridae，嗜热链球菌中存在的噬菌体多数在形
态上与大肠杆菌噬菌体lambda相似，属于Siphoviridae。
根据主要结构蛋白种类及DNA包装模式( cos or pac) 分为两大类。
目前，7种嗜热链球菌的噬菌体的完整基因序列已经公开发表，包括cos - 类噬菌体DT1，Sfi19，Sfi21，7201 及pac2类噬菌体O1205，Sfi11，and 2972。
科学家经过多年研究发现: 呈一定顺序反复规律性出现的基因丛簇( clusteredregularly interspaced short palindromic repeatsCR ISPR) 及这些相关基因与获得噬菌体抗性的机制相关。
细菌能在CR ISPR位置上结合噬菌体衍生序列的短的伸展片断，从而获得噬菌体的抵抗能力。
丹尼斯克公司进一步研究了嗜热链球菌通过CR ISPR1的机理获得抗噬菌体能力的有效性及特征。
对于益生菌来说,对于其基因组的分析可以将它们的基因特点和益生功能联系起来,认识它们的代谢过程、生物进化能力、以及在人类健康中所扮演的角色,并可以将促进其益生功能的基因克隆入合适的菌来加以应用,期望可以进一步推动功能性食品的发展。