天然化合物重组合成 

　　利用合成生物学的技术方法，组装人工细胞，合成工业化学品，取代石油化工合成路线。组合植物化学药物合成基因与途径，构建微生物细胞代谢新途径，大量合成天然活性物质，取代植物化学药的天然提取与化学合成。 

　　工业发酵与代谢工程 

　　利用系统生物学的技术与方法，研究工业微生物生命活动的物质基础与过程机制，进行工业微生物细胞的系统生物技术改造，优化微生物细胞特定代谢途径、代谢网络，提高氨基酸、有机酸、维生素等发酵产物的产率与效率，提升生物发酵水平。 

 　　微生物转化与生物炼制 

　　开展计算模拟条件下的发酵动力学研究、产品组分分离工艺研究，实现生物工艺放大与优化。发展以可再生资源为物质基础的多产品生物炼制体系，提高从生物质原料转化为糖和从糖转化为谱系产品的能力，开发生物塑料、生物尼龙、生物黏合剂、生物有机溶剂与可再生的工业原料，减少工业经济对化石资源的依赖。