1、深海樣品的采集、分離、培養(yǎng)與生物多樣性研究，公共深海生物及其基因資源保藏。

可培養(yǎng)微生物：從不同地點(diǎn)的深海沉積物中分離產(chǎn)蛋白酶或多糖的菌株，建立800多株深海微生物菌種庫(kù)。分析了深海沉積物中產(chǎn)蛋白酶細(xì)菌及其所產(chǎn)蛋白酶的多樣性，發(fā)現(xiàn)并鑒定6個(gè)細(xì)菌新種屬；從海洋沉積物樣品中篩選獲得14株具有產(chǎn)電活性的細(xì)菌菌株，其中一株菌株S4代表希瓦氏菌屬的一個(gè)新種完成兩株深海細(xì)菌的基因組、功能基因組以及比較基因組研究，揭示了深海細(xì)菌對(duì)環(huán)境的適應(yīng)機(jī)制；建立了深海浸礦微生物分離篩選、適應(yīng)性培養(yǎng)技術(shù)，獲得具有浸礦能力的中等嗜熱微生物20余株；通過(guò)大規(guī)模選擇性分離和系統(tǒng)分類(lèi)學(xué)研究獲得了一批來(lái)源于深海、有潛在的生物活性物質(zhì)產(chǎn)生菌200余株，有效發(fā)表3個(gè)微生物新種。開(kāi)展了深海PAHs降解菌、石油降解菌、熱液口重金屬抗性菌的研究，公開(kāi)發(fā)表海洋細(xì)菌16個(gè)，其中4個(gè)為新屬新種。

非培養(yǎng)微生物：已完成深海環(huán)境大片段基因組文庫(kù)12個(gè)：其中fosmid/ Cosmid文庫(kù)2個(gè)，BAC文庫(kù)1個(gè)，重組克隆子1２萬(wàn)多個(gè)；通過(guò)抗菌、抗病毒、抗腫瘤及其它功能性篩選，獲得了19個(gè)具有抗菌及細(xì)胞毒活性的克隆子，4個(gè)產(chǎn)黑色素克隆子，1個(gè)靛藍(lán)合成基因，8個(gè)脂肪酶克隆子和14個(gè)淀粉酶克隆子。以及氨基肽酶基因和耐鹽基因。從深海樣品中獲得了65株產(chǎn)酶的宏基因組文庫(kù)克隆、32個(gè)酶基因，對(duì)其中19個(gè)酶基因進(jìn)行了表達(dá)。對(duì)這些酶的性質(zhì)進(jìn)行了分析，建立了深海微生物極端酶譜庫(kù)。

2、 深海生物基因資源研究開(kāi)發(fā)遺傳操作技術(shù)研究。

基于對(duì)深海細(xì)菌WP3中的低溫誘導(dǎo)噬菌體調(diào)控機(jī)理和噬菌體-宿主相互作用關(guān)系研究的基礎(chǔ)上成功構(gòu)建了能夠在深海希瓦氏菌-大腸桿菌中穿梭的表達(dá)載體。在攜帶巨大基因簇的載體系統(tǒng)的構(gòu)建研究中,完成了酵母捕捉載體YCV6的構(gòu)建，并克隆了來(lái)自肺炎克雷伯菌HS04044的靶序列。利用成功構(gòu)建的載體系統(tǒng)和初步改造的深海宿主表達(dá)了來(lái)源于深海的一個(gè)降解芳香族化合物的基因簇中的4-羥基苯并酮酶，在深海菌株WP3中檢出了基因的表達(dá)。

對(duì)一簇具海洋特性的鏈霉菌通過(guò)單一抗生素自發(fā)抗性突變、孢子間雜交組合抗性突變和PCR定點(diǎn)誘變組合抗性突變?nèi)N途徑實(shí)現(xiàn)利福霉素抗性突變和鏈霉素抗性突變菌株的快速重組。通過(guò)抗生素生物合成基因作為分子探針從深海環(huán)境宏基因組文庫(kù)中調(diào)出了PKS/NRPS及鹵化酶生物合成基因簇，通過(guò)PCR打靶技術(shù)對(duì)一個(gè)PKS/NRPS雜合基因簇進(jìn)行了修飾,并將其導(dǎo)入和整合到鏈霉菌宿主的染色體上。對(duì)NRPS基因簇中腺苷化酶1和鹵化酶2等關(guān)鍵酶分別進(jìn)行了異源表達(dá)，都獲得了可溶性蛋白并進(jìn)行了體外催化活性研究。其中以色氨酸為底物的體外催化反應(yīng)經(jīng)LC-MS可檢測(cè)到色氨酸加氯的鹵化產(chǎn)物，可用于組合生物合成。

3、活性物質(zhì)研究

在活性物質(zhì)研究中，建立了以微生物的HPLC-UV, HPLC-ESI-MS/MS和HPLC-NMR的組合分子識(shí)別技術(shù)，從多種海洋微生物中獲得具有明確化學(xué)結(jié)構(gòu)的次生代謝產(chǎn)物116種（化合物純度大于98%），獲得國(guó)際上首次發(fā)現(xiàn)的新穎結(jié)構(gòu)化合物60個(gè)（其中新骨架6個(gè)）。從海洋真菌Stemphylium sp.中制備和鑒定24個(gè)化合物，其中12個(gè)新化合物。發(fā)現(xiàn)3種海洋微生物產(chǎn)生的生物堿具有顯著的體內(nèi)抗腫瘤藥效活性，對(duì)其中一種進(jìn)行急性毒性研究，并對(duì)該3種活性化合物進(jìn)行了理化參數(shù)和制備工藝研究。發(fā)現(xiàn)15種化合物具有顯著抗腫瘤活性（IC50<10mg/ml）；4種具有抗糖尿病II型靶蛋白PTP1B活性，4種具有顯著抗菌活性，1種對(duì)神經(jīng)因子5-羥色胺具有調(diào)控作用。對(duì)3種活性化合物進(jìn)行的代謝調(diào)控和生源關(guān)系研究。其中，2株微生物經(jīng)優(yōu)化培養(yǎng)的目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)率提高4-6倍，對(duì)1種目標(biāo)產(chǎn)物進(jìn)行了生物合成。通過(guò)抗腫瘤活性篩選，優(yōu)選得到了一個(gè)腫瘤既生血管破壞劑MDS-11。

在抗污損物質(zhì)研究中：共獲得高效低毒抗污損活性化合物13個(gè)；確定了3類(lèi)化合物的抗污損活性官能團(tuán)；找到了1個(gè)極具良好應(yīng)用前景無(wú)毒活性化合物丁烯酸內(nèi)酯，該化合物活性顯著。建立了20kg規(guī)模深海微生物浸出黃銅礦的工藝參數(shù)，槽浸銅的最高浸出率可達(dá)90%以上；研制了深海微生物柱浸反應(yīng)器（50Kg），并確定了其浸出黃銅礦的工藝參數(shù)；柱浸產(chǎn)銅速率達(dá)到1.08kg/(m3·d)，浸出率達(dá)70%，處國(guó)際前列。

4、 深海（微）生物產(chǎn)工業(yè)用酶的研究。

建立低溫蛋白酶、木聚糖酶菌株資源庫(kù)；對(duì)木聚糖酶和褐藻酸裂解酶進(jìn)行了分離純化、性質(zhì)分析，小試發(fā)酵試驗(yàn)，并進(jìn)行了木聚糖酶在面粉改性上應(yīng)用潛力分析；建立了適冷酶的高效表達(dá)系統(tǒng)，高效重組表達(dá)具有適冷活性的適冷酶；2個(gè)脂肪酶基因工程菌完成了500L規(guī)模的中試發(fā)酵工作，1株產(chǎn)瓊膠酶菌株完成了100L規(guī)模的降解龍須菜產(chǎn)糖的酶解條件優(yōu)化。

分離純化了4個(gè)新的蛋白酶，在國(guó)內(nèi)外首次解析了M4家族金屬蛋白酶的過(guò)渡態(tài)復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)，揭示了M4家族金屬蛋白酶的適冷進(jìn)化機(jī)制和成熟機(jī)制。分離了兩株高產(chǎn)木聚糖酶和褐藻酸裂解酶菌株，對(duì)木聚糖酶和褐藻酸裂解酶進(jìn)行了分離純化、性質(zhì)分析，小試發(fā)酵試驗(yàn)，并進(jìn)行了木聚糖酶在面粉改性上應(yīng)用潛力分析。