（1）微生物多样性与资源智能挖掘

从源头和基础上供给我国微生物多样性保护与利用的原始创新能力，大幅更新对地球微生物多样性及生理生态功能的认知，规模化、高通量发现微生物新生命和生命形式，系统梳理主要门类的系统演化关系，显著完善微生物生命之树，对微生物资源（尤其是未培养微生物）开展多组学数字化表征与模拟，建设高质量资源库和数据库，基于海量数据与人工智能模型，实现微生物资源的智能挖掘。 

（2）微生物催化元件设计与基因组编辑技术

搭建从微生物资源、数据至新生命元件发掘、表征的创新平台，发现具有普遍意义的遗传和代谢新机制；面向重大学术和产业难题，在催化元件设计等深层理论上实现基于反应机理和智能设计的底层革新；基于核酸靶向与加工新元件的发现与作用机制解析，开发具有自主知识产权的基因组编辑底层技术，促进生物技术和生物产业的变革升级。

（3）微生物细胞设计与微生物组工程

深入开展微生物组结构与功能解析，揭示微生物组互作及物质、信息流动机理，阐明功能微生物组形成机制及遗传演替规律，创新微生物组工程理论与微生物组构建及调控技术；发展新一代生产细胞创制理论及使能技术，设计重构目标产物生物合成代谢调控网络及非粮生物质原料利用途径，拓展生物合成范围，发展高效绿色生物制造方法，为我国生物经济产业的自主创新与技术升级提供有力保障。