围绕微生物药物的天然发现、生物合成和结构多样化开展研究，在微生物药物的次生代谢过程和生物化学领域做出了创新性成绩：发现、分离和鉴定了40余个海洋微生物天然产物；克隆和鉴定了台勾霉素、友菌素等10余种微生物药物的生物合成基因簇，阐明了40余种生物合成酶的生物学功能，发现了新颖的卤化酶、糖基转移酶和磷酸转移酶活性，解析了4种微生物生物合成酶的三维晶体结构；阐明了新型抗菌剂台勾霉素的生物合成途径，通过组合生物合成产生了29个新结构类似物；发现了微生物糖基转移酶催化反应的可逆性，发展了化学-酶法开发糖苷类药物的创新技术，利用定向进化技术改造和拓展了糖基转移酶的底物范围，扩大了它们作为工具酶的应用潜力，并建立了多种天然糖苷类药物的衍生物文库；发现了微生物甲基转移酶的辅基非特异性。已发表包括Science, Nat Chem Biol，JACS等20多篇SCI学术论文，多项成果获得专家点评和媒体报道

海洋放线菌是新型重要资源。近年来海洋放线菌代谢产物及其生物合成一直备受关注。本项目立足于南海和印度洋来源的放线菌资源，从中分离鉴定次级代谢产物，阐明其生物合成机制，取得了如下成果：（1）海洋放线菌代谢产物的分离鉴定：对8株海洋放线菌进行了10-20 L规模发酵，目前分离鉴定209个次级代谢产物，已发表135个，含65个新化合物，包括7个具有优良的抗菌和抗肿瘤细胞活性的化合物，如具有螺环结构的新骨架化合物spiroindimicins A-D，罕见的N-N偶联的位阻异构二聚体diaxiamycins A-B等；（2）海洋放线菌代谢产物的生物合成：克隆和鉴定了10个海洋放线菌代谢产物的生物合成基因簇，阐明了特殊的环化机制。（i）并阐明了xiamycin生物合成过程，揭示了环氧化酶XiaO、萜环合成酶XiaH和氧化酶XiaI通过氧化成环的方式完成了5环结构的分子组装，阐明了氧化酶XiaM通过三步羟基化将甲基变成羧基的功能和机理。（ii）证明了三个基因ikaABC足以介导海洋链霉菌产生的典型PTM化合物ikarugamycin的生物合成，阐明了脱氢酶IkaC以Michael加成反应的还原成环方式催化ikarugamycin内部5元环的形成；采用启动子工程策略，成功激活了 SCSIO 02999中沉默的PTM基因簇，产生了五个新颖的5-5-6环的PTM产物pactuamides A-E，并证明了脱氢酶PacC能同时催化六元环和五元环的形成。（iii）克隆和鉴定了海洋放线菌代谢产物totopotensamide、浅蓝霉素、spiroindimicins、piericidin、heronamides和fluostatin的生物合成基因簇，阐明了piericidin和浅蓝霉素的后修饰过程，heronamides双键位移机制和自发成环现象，通过异源表达fluostatin生物合成基因簇获得了新颖的异源二聚体difluostain A。（3）糖基转移酶的功能和机理：阐明了友菌素保留型糖基转移酶AmiG的功能和反应可逆性，解析了AmiG的新颖的三维晶体结构；证实了lobophorin中三个糖lobG1-LobG3的功能；对ElaGT进行了功能确证和晶体结构解析；通过糖基化工程产生了15个结构多样化的糖苷类天然产物。