作为项目负责人在本研究领域先后承担国家重点研发计划、国家自然科学基金， 973项目子课题等10余项国家级、省部级和校企合作项目。在包括Metabolic Engineering, Green Chemistry , ACS Synthetic Biology，Biotechnology and Bioengineering 等在内的主流期刊上发表SCI论文100余篇，他引2000余次，H 因子26（Web of Science）。授权国家发明专利10余项，主编（译）教材两部。主要学术成就如下：

1.工业微生物的系统代谢工程

基于系统生物学研究进行工业微生物菌种的改造：包括建立基因组尺度代谢网络模型及模拟优化生物合成途径，基因组尺度的基因突变分析、基因型-表型关系分析、转录组及代谢通量分析等，在系统水平上对工业微生物的遗传、生理和代谢特征进行表征和机理解析，并在此基础上针对性的定位代谢工程的遗传修饰靶标和修饰策略，显著提升工业生产菌株的生产性能。

2. 重要模式微生物的基因组编辑技术

针对E.coli, B.subtilis等多种模式微生物建立了包括CRISPR-Cas9系统在内的多种高效基因组编辑系统，其中大肠杆菌的CRISPR-Cas9系统可进行快速、高效、可循环的基因组编辑，为大规模基因组工程提供了极有价值的工具，首次利用该技术针对b-胡萝卜素合成途径中的33个相关基因的表达进行大规模的组合优化，构建了高产β-胡萝卜素的代谢工程菌株，该成果突破了复杂代谢途径的大规模基因组修饰的难题，开发的基因编辑系统提交给Addgene（http://www.addgene.org），向国内外研究者无偿提供200余次，在国内外产生了重要的学术影响。

3).重要平台化学品高性能微生物细胞工厂

木质纤维素的高效利用是绿色生物制造的研究热点之一，而其中戊糖的高效利用是其中的主要挑战，我们结合代谢进化和代谢工程手段深度解析木糖高效利用和转化的代谢机理，挖掘和测试相关的基因元件，构建了具有高效木糖利用途径的底盘细胞。并在此基础上解析平台化学品丁二酸、手性2,3-丁二醇和手性3-羟基丁酮高效合成的代谢机理、优化合成途径，开发出利用木聚糖、纤维素水解液等廉价底物高效合成上列平台化学品的细胞工厂及相关生产工艺，这些细胞工厂的主要技术指标均达到国际领先或先进水平，显著提高了其生物加工过程的经济性，部分产品及工艺成功在企业中试放大。