研究方向

　　极端环境微生物的认识与利用。从资源发掘、机制研究到应用开发，系统进行极端微生物这一重要遗传资源的认识、保护、开发和持续利用。

　　研究内容

　　1. 极端微生物资源挖掘及区系生态与生物多样性

　　极端微生物是生命的奇迹，它们蕴涵着生命进化历程的丰富信息，代表着生命对于环境的极限适应能力，界定了生物圈的“边界”，是生物遗传和功能多样性最为丰富的宝藏。我们从不同的极端环境（热泉、盐湖、碱湖、冰川、海洋、油藏等）样品入手，进行极端微生物菌种的分离、鉴定，挖掘新的物种资源，同时采用分子生态学方法对极端环境样品进行微生物区系生态和生物多样性研究，为极端微生物的生理功能认识和利用以及生命进化研究奠定基础。

　　2. 极端微生物适应极端环境的生理特性与分子机制

　　极端环境下生长的微生物为了适应生存一般具有独特的生理特性和适应机制。研究极端微生物的基本生物学特点及适应极端环境机理，对于揭示生物起源的奥秘和发展的规律、认识生命与环境的相互作用等具有重要的意义，同时也将大大促进极端微生物资源在生物技术产业中的利用。我们通过基因组学、蛋白质组学、转录组学等技术手段，研究嗜盐、嗜碱和嗜热等极端微生物对于盐、碱、热等极端环境的适应机制，发现适应极端环境的关键调控元件和功能基因，从全局和局部解析极端微生物适应极端环境的分子机制。

　　3. 极端微生物的特殊功能与产物的生物技术利用

　　极端微生物特殊的基因与产物，可为工业、农业、人类健康的发展提供新的途径，为现代生物技术带来革命性进步，而其中最为常见的为极端酶和抗逆功能基因。我们通过挖掘耐热、耐盐碱等极端酶资源，并进行酶结构与功能关系及人工定向进化的研究，以期获得稳定高效可工业应用的极端酶产品；同时挖掘耐受盐碱、热等抗逆基因资源用于植物和工业微生物的盐碱及热耐受性的改造。

　　4. 极端微生物合成生物学

　　极端微生物对热、酸、盐、碱等极端条件具有天然的适应能力，被认为是创新下一代工业生物技术的重要突破口，尤其在适应极端工业条件和节能减排工艺改进等方面具有突出的优势或潜力。但自然存在的极端微生物存在生长缓慢、物质转化和合成低效等问题，借助合成生物学手段进行系统设计和改造，构建具有良好应用性能的极端微生物底盘细胞，是打造下一代生物技术产业的重要途径。我们以嗜盐碱微生物为材料，开展适用于嗜盐碱微生物的高效基因组编辑技术体系研究，构建生长快速且合成能力强的嗜盐碱菌底盘细胞，以期实现特殊条件下高附加值产品的高效生产。