（1）海洋极端微生物的多样性、独特的生命过程多样性与环境适应机制
解码海洋极端环境中微生物独特的生命过程及其对极端环境的适应机制，是当今研究的热点和前沿，具有重要理论意义。在未来的工作中，我们将：
1）勘探海洋微生物资源，探究微生物多样性及系统与分类学，探究微生物群落组成、时空格局；
2）探测海洋微生物的原位变异率演化规律；
3）海洋极端微生物独特的生命特征及其环境适应机制研究；
4）海洋微生物资源、酶资源及基因资源的挖掘与利用技术。
预期目标:发现并鉴定出新的微生物类群，完善微生物系统及分类学；揭示微生物群落组成、时空格局；获得“难培养”细菌的原位基因组变异率规律与演化机制；揭示海洋极端微生物独特的生命特征及其环境适应机制；挖掘和鉴定具有重要应用潜力的海洋微生物菌株资源、新酶及其基因资源，揭示相关酶的催化机制，明确菌株和酶的应用潜力。
（2）海洋微生物在海洋有机质生物地球化学循环的作用与分子机制
海洋微生物参与的海洋有机质（有机碳、氮、磷、硫等）生物地球化学循环过程不仅是生态系统中物质循环和能量流动的重要环节，还可能对全球温度和气候变化产生影响。在未来的工作中，我们将聚焦海洋微生物在海洋有机质生物地球化学循环的作用与分子机制：
1）揭示海洋微生物代谢海洋有机质的新型代谢途径，鉴定代谢途径中的关键酶；
2）利用结构生物学手段揭示关键酶的催化机制；
3）结合生物信息学分析，揭示相关微生物类群在全球碳、氮、磷、硫循环中的生态作用与功能。
预期目标: 发现海洋微生物代谢海洋有机质的新型代谢途径，揭示微生物代谢有机质的代谢途径多样性；鉴定相关途径中的关键酶并揭示其催化反应的分子机制；揭示不同海洋微生物类群在全球碳、氮、磷、硫循环中的生态作用与功能。
（3）海洋来源生物大分子温度适应的分子机制
温度是生物大分子发挥功能极其重要的因素，然而在结构生物学研究研究中却一直被忽视。我们针对结构生物学的技术短板，系统开展海洋来源生物大分子温度适应的分子机制研究：
1）基于冷冻电镜，建立全温段的生物大分子解析方法；
2）利用上述方法，解析嗜冷菌、嗜中温菌和嗜高温菌的同源蛋白结构，解释生物大分子温度适应的分子机制；
3）基于退火和冷冻电子断层技术，研究生物大分子原位高分辨率结构。
预期目标: 通过以上研究，有助于掌握结构生物学中的温度效应，实现冷冻电镜技术的新突破；结合宏观资源生态学，从微观乃至纳观角度阐释海洋来源生物大分子温度适应的分子机制，深入理解海洋微生物的环境适应过程。