核心问题：天然产物药物结构复杂、天然产量低、生产成本高，如何利用代谢工程手段改造生物合成途径，实现药物的高效发现、开发和规模化生产。
关键发现：每个成功上市的药物平均需要5000-10000个候选化合物进入研发管线，开发周期为10-15年 等 9 条
核心问题：优化包含大量基因的代谢途径时，传统多元模块化方法（MMM）仅能平衡模块间而无法平衡模块内酶活，导致虾青素等复杂化合物产量低。
关键发现：MHP将虾青素产量提高至184 mg L-1 day-1（或320 mg L-1），且为100% 3S,3'S-对映体 等 5 条
核心问题：多基因共表达需要精细调控各基因的表达水平与比例，但传统单向启动子（MDP）在多基因共表达优化方面存在局限，缺乏覆盖广、可调性强的双向启动子工具。
关键发现：构建了168个合成双向启动子，覆盖79倍累积表达范围和61倍双侧表达比 等 8 条
核心问题：如何在不依赖ATP和NAD(P)H的情况下，利用甲醇和空气捕获的CO2高效合成甘氨酸、丝氨酸和丙酮酸，克服CO2固定的热力学驱动力低、速率慢等问题。
关键发现：DTT还原硫辛酸的ΔG'为-7.4 kJ/mol，使整个rGCS反应ΔG'从-1.2 kJ/mol降至-8.0 kJ/mol 等 10 条
核心问题：异戊二烯规则使所有天然萜类均由C5前体DMAPP和IPP构建，难以系统合成具有额外碳原子或非天然碳骨架的萜类类似物；化学合成因萜类结构复杂、多手性中心而效率低且成本高。
关键发现：截短型Δ65AtFKI比全长AtFKI转化异戊烯醇的效率高3.72倍。7种异戊烯醇类似物被接受，异戊烯醇型醇掺入效率为62.1%–95.6%，异戊烯醇型（isoprenol-like）为20.6%–44.7%。成功合成C11/C12柠檬烯类似物、C16/C17倍半萜类似物和C31的26-甲基角... 等 3 条
核心问题：在工程化大肠杆菌中提高柠檬烯产量，解析代谢瓶颈并指导菌株改造。
关键发现：ALDH-ADH敲除、LDH敲除和HK过表达分别使柠檬烯产量提高约8倍、11倍和8倍（7小时IPTG诱导后）。13C示踪显示EMP通路贡献94.5%，ED通路5.5% 等 2 条
核心问题：研究八种CrtI类八氢番茄红素脱氢酶在不同生物环境下的脱饱和模式差异，以及其与系统发育和动力学特性的关系。
关键发现：3步和5步脱饱和酶分别至少66%和47%的序列同一性，而4步脱饱和酶序列同一性可低至27%。在60小时体外反应中，I3_Rc产生番茄红素，I4_Pa产生二脱氢番茄红素和四脱氢番茄红素，I4_Ea和I5_Nc能进行六次脱饱和形成四脱氢番茄红素。动力学分析显示各酶Kd值变化范围达100倍，kcat... 等 2 条
核心问题：体外酶学参数测定条件与细胞内环境差异大，难以反映真实生理状态，且膜结合酶或多聚酶难以体外纯化和测定，需要开发直接在细胞内测定酶动力学参数的方法。
关键发现：['GGPP浓度在构建的菌株中变化38倍，且各菌株生长速率相近（0.40±0.03 h⁻¹）', '在中度PaCrtB表达水平下，GGPP浓度变化167倍（0.12–20.78 μM），达到部分饱和', 'PaCrtB体内参数：Vmax=849±71 μM/h，K1/2=19±3 μM，kca... 等 2 条
核心问题：现有从头代谢途径设计工具通常只寻找连接底物与产物的线性路径，不考虑总体转化化学计量、辅因子/共底物/共产物组合，导致碳和能量效率无法在热力学极限附近优化。
关键发现：葡萄糖至乙酸传统途径最大碳效率67%，设计的非氧化糖酵解（NOG）途径可达100%碳效率（图2a-f六种网络） 等 4 条
核心问题：从柴胡（Bupleurum falcatum）中鉴定参与柴胡皂苷生物合成的细胞色素P450酶，并在酿酒酵母中重建和优化三萜皂苷元及单糖基化皂苷的异源合成。
关键发现：鉴定出CYP716Y1催化β-香树脂醇和α-香树脂醇的C-16α羟基化，但对羽扇豆醇无活性 等 7 条
核心问题：阐明鼠尾草酸及其相关二萜类化合物在西班牙鼠尾草（Salvia pomifera）和迷迭香（Rosmarinus officinalis）中的生物合成途径，并展示合成生物学平台用于植物天然产物途径解析的潜力。
关键发现：鉴定了CYP76AH24、CYP71BE52、CYP76AK6和CYP76AK8四个细胞色素P450酶，其组合活性解释了鼠尾草酸途径中所有关键氧化事件。CYP76AH24为双功能酶，催化C-12和C-11羟基化，与CYP76AH4类似 等 6 条
核心问题：克隆并表达薄荷中负责合成蚜虫报警信息素(E)-β-法尼烯的倍半萜合酶基因，为通过转基因植物增强害虫抗性提供工具。
关键发现：重组酶以Mg2+为辅因子时，产物含85% (E)-β-farnesene、8% (Z)-β-farnesene、5% δ-cadinene 等 4 条
核心问题：金黄葡萄球菌的类胡萝卜素staphyloxanthin生物合成途径此前被认为由五个酶组成，但仅表达五个酶在大肠杆菌中无法合成终产物，导致醛中间体积累，需要鉴定缺失的酶并实现完整途径的异源表达。
关键发现：鉴定出staphyloxanthin途径第六种酶AldH，其编码基因位于S. aureus基因组中距离已知途径基因簇670 kb处 等 7 条
核心问题：解析植物来源异戊二烯类甜味剂（甜菊糖苷、罗汉果苷、甘草甜素）的生物合成基因及其催化功能，并探讨利用微生物生产这些天然甜味剂的可行性。
关键发现：甜菊叶中甜菊糖苷累积量可达叶片干重的10-20%；甜菊苷甜度为蔗糖的150-250倍，莱鲍迪苷A为200-300倍。 等 8 条
核心问题：解析酿酒酵母对乙酸、糠醛和苯酚混合物（AFP）耐受性增强的分子机制，特别是细胞膜磷脂组成与转录调控的关联。
关键发现：AFP处理使P菌株血浆膜通透性增加144%，T菌株增加40% 等 3 条
核心问题：植物萜类化合物种类繁多、用途广泛，但需深入了解其生物合成途径并开发工程方法，以可持续地生产高价值萜类产品和生物燃料，减少对石化产品的依赖。
关键发现：萜类已知结构超过40000种 等 6 条
核心问题：水稻第4号染色体上的momilactone生物合成基因簇含有两个细胞色素P450单加氧酶CYP99A2和CYP99A3，其功能尚未确定；此前仅通过RNAi双重敲低证明它们参与momilactone积累，但具体生化功能未知。
关键发现：完全基因重编码使CYP99A3在大肠杆菌中实现功能性表达，天然基因构建体的CO差光谱仅显示420 nm峰（蛋白错误折叠），而合成基因构建体在450 nm处出现特征峰 等 8 条
核心问题：探明青蒿（Artemisia annua）高青蒿素生产（HAP）与低青蒿素生产（LAP）化学型差异的分子基础，特别是青蒿素生物合成途径下游基因（CYP71AV1、DBR2、ALDH1）的酶活性差异如何决定化学型。
关键发现：AMOLAP比AMOHAP多7个N端氨基酸，二者均定位于内质网，但AMOHAP可能稳定性较低。在本氏烟草中瞬时表达AmFH（ADS+FPS+HMGR）与AMOLAP时，游离AA产量约39.9 mg kg-1 FW，而AMOHAP处理中AA低于检测限，AAOH产量为24.0 mg kg-1 FW 等 3 条
核心问题：如何通过定向进化将中链烷烃末端羟化酶AlkB和CYP153A6改造为高效氧化小分子烷烃（如丁烷）的末端羟化酶，同时保持对末端位置的高选择性。
关键发现：AlkB-BMO2在丁烷生物转化中30分钟产生1580 μM 1-丁醇，活性为15.7 μmol/min/g细胞干重，是野生型（6.1 μmol/min/g）的2.6倍 等 4 条
核心问题：如何通过生物分子工程扩展生物燃料产品谱，从乙醇、脂肪酸甲酯扩展到高级醇、烷烃等，同时解决碳链延伸、功能修饰、代谢平衡、菌株耐受性和工业生产效率等关键问题。
关键发现：乙醇在天然宿主中产量可达理论最大值的95%（0.51 g/g葡萄糖） 等 11 条