自然界中廣泛分布著生物發光有機體，其中包括細菌、真菌、魚、昆蟲等。在這些生物發光有機體中催化生物發光反應的各種酶都稱之為熒光素酶（Luciferases），底物則命名為熒光素（Luciferin）。自1986— 1987 年首次被當作報告基因使用以來，熒光素酶基因已成為目前運用最廣泛的報告基因之一。盡管來自不同物種的熒光素酶及底物存在有很大的差異，但有一個共同點，即在生物發光反應體系中均需發生氧化反應。它通過兩個步驟使底物熒光素發生氧化作用，而產生發光反應，此反應是ATP 依賴性的。雜環熒光素首先腺苷化，然后通過氧化脫羧作用，產生AMP、CO2，并通過激活的熒光素中間產物發射光。
將反應所需的試劑與含有熒光素酶的細胞裂解液混合即會產生一種迅速衰減（在一秒鐘內）的黃綠色閃光（發射峰560 nm），這種光信號可用配備了便于迅速混合反應物的自動注射裝置的熒光檢測儀（Luminometer）進行檢測，也可用標準的液閃儀對光信號進行記錄。當底物過量時，發光量的總值與樣品的熒光酶活性成正比，因此，可對熒光素酶報告基因的轉錄進行間接估計。熒光素酶易被蛋白酶降解，在轉染的哺乳動物細胞中的半衰期約為3 小時。熒光素酶報告系統為啟動子活性的檢測提供了一個敏感、快速、非放射性的檢測方法。
熒光素酶報告基因檢測試劑盒(Luciferase Reporter Gene Assay Kit)，是以熒光素(luciferin)為底物來檢測螢火蟲熒光素酶(firefly luciferase)。熒光素酶可以催化luciferin氧化成oxyluciferin，在luciferin氧化的過程中，會發出生物熒光(bioluminescence)。然后可以通過熒光測定儀也稱化學發光儀(luminometer)或液閃測定儀測定luciferin氧化過程中釋放的生物熒光。
通過熒光素和熒光素酶這一生物發光體系，可以極其靈敏、高效地檢測基因的表達。通常把感興趣的基因轉錄的調控元件克隆在luciferase的上游或其他適當的地方，構建成報告基因質粒。然后轉染細胞，適當刺激或處理后裂解細胞，測定熒光素酶活性。通過熒光素酶活性的高低判斷刺激前后或不同刺激對感興趣的調控元件的影響。