主要从事合成生物学与生物材料、能源生物技术与酶工程、水生生物学等领域的研究工作，具体包括：基因编辑技术，合成生物学元件（包括场敏感元件）、细胞工厂、生物智造、生物基材料、生物活体材料、生物水泥、生物粘胶、防污减阻材料；生物柴油制备关键技术及工程化，生物柴油及油脂高值化技术及工程化；脂肪酶等工业酶的基因工程、发酵工程、蛋白质工程、结构生物学、固定化新技术，以及其在生物能源、保健食品、生物基材料、手性药物、精细化工品等领域的应用研发；能源藻油脂代谢调控及生物柴油、高价值产品偶联制备技术；自然态和胁迫态下水体生态系统结构与功能及其动态演变过程，生态能量学和生产力生态学、精细食物网构建，水体微生物群落结构动态和演替机制及其在物质循环（特别是有毒物质分解）中的作用，藻毒素、重金属等严重污染物的生态毒理学及其面源污染的颠覆性生物治理技术。