團隊成員：趙敏、馮富娟、楊洪一、劉成偉、張傑、劉長莉、汪春蕾、盧磊、王宏偉、楊洪岩、王鵬超、李曉岩、崔岱宗

1、重要酶的創制及通用高效表達系統構建

針對農林、環保、精細化工、制藥等産業的重要化合物、具有重要應用前景的新化合物或者複雜化合物的高效和規模化生産需求，基于生物與物理、化學、信息、數學等學科交叉融合，結合計算生物學、人工智能與大數據等技術手段，解析酶蛋白的結構與功能關系，開發酶分子設計的核心算法和工具箱；進行高活性、高穩定性和良好操作魯棒性的工業酶催化劑的設計和構建，提高工業酶催化劑的催化性能與工業屬性，為新産品和新工藝提供新的可實用工業酶催化劑；開發自主知識産權清晰的真核、原核宿主系統，研究源自農林微生物的酶蛋白高效表達、細胞分泌的分子機制，開發重要農林業用酶、環保用酶、化工用酶蛋白的高效表達分子工具箱，實現蛋白表達分泌的精準調控；建立高效合成系統平台，實現多種急需大宗酶蛋白的具有自主知識産權的高效分泌表達系統，并針對大宗酶進行發酵工藝技術中試驗及推廣，解決農林、環保、化工等領域用酶的“卡脖子”環節；研究現代細菌細胞納米類酶普遍合成的生态學意義，驗證半導體光合作用普遍存在的假說。開發微生物合成的納米類酶，用于醫學診療、醫學成像、生物傳感等領域的技術和方法研究。

2、高效降解及糖化木質纖維素機理研究

木質纖維素酶解糖化是木質纖維素通過糖平台轉化為液體燃料的關鍵環節。酶解轉化纖維素及半纖維素時，木質素是一道天然的物理屏障，阻礙纖維素和半纖維素與酶接觸，從而降低酶解效率并增加成本。利用漆酶預處理木質纖維素類生物質是極具潛力的方法。在已獲得高效降解木質素漆酶基礎上，着重深入研究漆酶降解活性與底物間的作用機制。通過傅光譜和色譜學手段對堿性木質素、水解木質素等不同底物降解前後進行表征；通過測定木質素的主要官能團、分子形态面貌、分子粒徑大小及分散性等，分析木質素降解動态，進一步明确高效降解木質素漆酶作用機制；在已獲得纖維素酶菌株及纖維酶純品的基礎上，以微晶纖維素、濾紙纖維素、木質纖維素等纖維素材料為研究對象，利用色譜、光譜手段跟蹤酶解曆程，剖析纖維素酶效率低的普遍原因，從微觀尺度考察葡萄糖和木糖釋放動力學曲線，以深入理解纖維素酶作用機理，為進一步從分子角度調控纖維素酶活性及産量奠定基礎。

3、微生物與植物互作相關研究

微生物與植物互作研究方向近年來重點利用分子生态學理論對農林微生态系統中的能量流、物質流、信息流進行分析，注重學科交叉滲透，着力解決微生物與植物相互作用中關鍵科學問題。突出利用微生物生态學、分子生物學基礎理論與技術對傳統農林生産體系進行升級改造。基于資源優勢及林業特色，重點研究菌根真菌、内生真菌與植物的互作機制及應用。即以東北特色資源(如藍莓、樹莓)與微生物(如菌根真菌、内生真菌)互作作為研究方向，結合微生物組學等生命科學現代研究技術，了解經濟林植物共生微生物組的結構與功能多樣性，揭示參與經濟林植物與微生物互作的關鍵基因、蛋白、microRNA分子及靶基因；解析共生微生物的定殖機理。研究中通過挖掘大量菌根真菌、内生真菌等共生微生物資源，結合熒光蛋白标記等技術，解析真菌-植物共生體系的建立及功能的發揮與其他微生物、環境因子的相互作用關系；了解經濟林木根部生态系統的穩定性及經濟林生長發育的關鍵因子，探究共生微生物在植物生長發育以及對環境的适應與進化過程中的作用與意義，并為經濟林的高效栽培提供理論指導。此外，也探索菌根化栽培、微生物菌劑等實用化技術的研發及應用。

4、生物多樣性保護機制、長效保護策略研究

帶領科研團隊以生物多樣性保護與可持續利用主要工作目标，進行生物多樣性的保護機制、長效保護策略的研究。

（1）森林生态系統生物多樣性保護的基礎研究

開展東北林區森林生态系統生物多樣性調查、評估與監測工作，完成了多個自然保護地的本底資源調查，形成了科考報告。依據多年的基礎數據，未來會為我國的自然保護地管理體系下生物多樣性保護成效提供非常重要的科學評估。關注氣候變化對森林生态系統生物多樣性對的影響，特别是全球氣候變化背景下，土壤微生物多樣性的響應機制，内容涵蓋氣溫升高、降水變化等方面。

（2）在保護生物多樣性的基礎上實現資源的可持續利用

針對國有林區發展林下經濟的重大戰略需求，關注的關鍵科學問題是東北林區的經濟植物資源特點、資源的潛力及綜合利用的前景。已經掌握了大量的植物種質資源儲量和生境本底的基礎數據，對重點物種的資源進行了收集和保存。

5、天然産物生物合成途徑解析與高效生産

微生物生産的天然産物（次級代謝産物）是重要的醫藥資源，為促進人類健康做出了巨大貢獻。針對林下微生物菌群生産的具有生理活性的天然産物，解析其生物合成途徑，判明酶促反應機理。探索和激活具有潛在功能的基因，挖掘新的天然産物。并且通過對代謝途徑中酶的功能解析，找到或改造一些具有高效催化能力的酶，将編碼這些高活性酶的基因導入異源表達宿主中，通過不同種屬，不同物種間基因的整合，搭建高價值化合物的合成途徑。同時，理性設計微生物代謝途徑，增強目标代謝物的物質通量，開發基因表達調控工具，實現對合成途徑中各基因表達水平的動态精準調控。并利用輔因子工程、生物傳感器和蛋白質骨架等方式提高目标代謝物的合成水平。