真菌天然产物生物合成和真菌生物材料

通过对新技术尤其是单细胞分析技术的开发和利用，探索调节干细胞命运的程序，进而尝试运用合成生物学手段对细胞命运进行主动改造。

原核生物和真核生物基因表达调控的定量化、模块化设计，计算机辅助设计基因线路及应用，合成微生物群落。

细胞代谢的系统生物学研究，聚焦基于代谢网络的全细胞数学建模

新型生物技术平台及发酵过程的优化与放大

利用合成生物学和蛋白质工程来解决各种健康和环境问题。包括建立一个平台，研究人员可以在这里共享他们的构建体，并系统地收集这些基因构建体，用于蛋白质工程目的。

合成微生物组的设计和调控

微生物活体材料及合成群落

空间扩展生物体系的定量理论研究

利用合成表观基因组技术研究表观遗传调控的机制和肿瘤表观基因组

半导体材料与微生物界面互作和生物制造应用

藻类生物学与微藻生物技术，特别是脂质和类胡萝卜素生物合成的分子和细胞机制，以及应用于食品、饲料和生物制品以及废水生物修复和资源回收的微藻生物技术。

肿瘤基因组与肿瘤演化

基于微纳米及高通量检测分析技术的合成生物学方法学研究

黄巍

药用植物和人体微生物组天然产物的化学生物学研究

定量、演化生物学的新方法，利用其创建的可控生物底盘以及新型的基因线路去尝试解决和环境、健康直接相关的重大问题。

肿瘤免疫学、合成免疫学、单细胞组学、T细胞生物学。

合成生物体系中的蛋白质组时空动力学研究

解析与调控肿瘤微环境以改进肿瘤免疫治疗

专注于干细胞定向分化，并从多能干细胞中建立一系列治疗上有用的细胞类型，开发新型的细胞治疗和基因治疗技术。包括间充质基质细胞、脊髓和髓核细胞、视网膜细胞、非细胞、免疫细胞和可扩张的心肌细胞等。

利用合成生物学基因线路探索细菌细胞周期以及肿瘤治疗和定向进化方法开发

通过系统生物学以及进化生物学方法研究基因组可塑性

哺乳细胞基因线路设计与应用

基于大数据及机器学习的蛋白质定向进化

基因组非编码区域以及非编码RNA在干细胞分化和疾病中的功能和机理，并通过基因组的设计构建解析非编码基因组功能。

设计合成人工噬菌体治疗超级耐药菌

纳米生物传感技术，假病毒体系构建以及单病毒示踪

异源核酸（XNA）替代天然核酸做为遗传物质的可能性探讨，及以其为基础的核酸药物和诊断试剂开发；新颖化学工具和方法的开发以及其在药物化学、化学生物学和合成生物学中的应用等。

生长素调控植物适应性生长和可塑性发育的分子机理、植物环状核苷一磷酸cNMP的功能解析、植物合成生物学。

病毒感染及防治研究的新策略和新系统。

自动化合成生物学和数据驱动合成生物化学研究。

利用新型质谱等多种技术系统性研究免疫细胞关键信号转导网络的分子结构机制，并进一步设计新型合成免疫学疗法。

基于物种相互作用，结合大数据分析和多组学技术，解码自然界的“化学”语言，发掘药物先导化合物。

构建捕光纳米材料赋能的非天然光合微生物细胞工厂

菌群内部水平基因流动的定量规律和定向调控

细胞信号系统的定量与合成生物学研究与人工设计，及基因药与细胞药开发

分子探针的生物合成与声控细菌治疗

合成生物学在农业生产方面的应用。研究兴趣包括：1）植物生长素信号转递理论与应用研究；2）基于蛋白活性调控的合成生物学工具；3）高等植物干细胞及相关组织器官进化的重塑；4）植物底盘细胞在高效生产药物蛋白和小分子植物源药物的应用；5）垂直农业（室内多层工厂化植物种植）。

开发在实验室加速和控制生命演化的技术以及利用它解析生命的奥秘、进化有用的分子或细胞。

细胞工厂构建及其代谢原理解析

合成智能生物材料用于组织器官再生

将信息技术与生物技术相结合，建设高通量、自动化、标准化的合成生物重大科学基础设施，以期加速推动合成生物科学研究与产业发展。

系统生物学

利用系统生物学与合成生物学方法,研究病原真菌的耐药机制和致病机制，关注人体微生物群落中真菌与细菌的互作关系及其对疾病发生、进展产生的影响。

基于Red/ET同源重组的DNA大分子克隆及改造技术研发, 并应用于微生物基因组编辑及微生物天然产物的发现、生物合成、异源表达和组合生物合成等研究。

发展计算生物方法和人工智能技术研究生物分子体系的性质与功能，包括蛋白质的结构与功能，药物分子设计，蛋白设计，酶的设计、改造和定量进化，酶催化反应模拟等。

通过合成生物学的手段，在植物底盘重塑次生代谢物合成通路，植物天然产物的合成以及调控机制。

利用合成生物学技术发展新材料和生物纳米技术

微量营养代谢和疾病，青蒿素药物作用机制。

生物合成，结构酶学，酶分子设计