方向1: 生物大分子模拟及药物设计

分子动力学模拟（Molecular Dynamics Simulation）方法是目前研究蛋白质和核酸等生物大分子结构与功能关系的有效手段。它能够提供实验技术无法获取的系统随时间的动态变化情况，从而为分析生物大分子的结构与功能提供更加细致的信息。该方向研究人员针对生物大分子及其复合体系的结构和功能开展了一系列系统的探索，研究了蛋白质和核酸分子及其复合体系的动力学性质、生物大分子与药物小分子的相互作用、细胞穿膜肽的跨膜机制以及分析冷冻电镜新解结构性质并提供其分辨率等重要问题.

方向 2: 高通量生物大数据分析技术

随着基因组、转录组等各种组学测序技术的快速发展，目前生物医学数据呈爆炸式增长。如何有效处理这些海量的生物大数据成为当前生命科学和信息科学领域急需解决的重要课题。在此背景下，本方向以发展各种组学及序列结构数据分析方法为基础，深入研究长非编码RNA、固有无序蛋白、微生物基因组等固有特征，开发信息挖掘工具，为相关实验研究提供可靠理论基础和技术支持。

方向 3: 纳米生物传感信息检测技术

生物传感器按照特定传感协议可对多种生命物质进行灵敏、特异的识别，在健康保健、疾病诊断、精准农业以及环境保护等领域具有广泛应用。金属纳米颗粒、纳米氧化物、碳纳米管、石墨烯、二硫化钼等纳米功能材料的涌现，为新型生物传感器研制提供了新机遇。材料学、物理学、化学与生命科学的融合推动了生物传感技术的迅猛发展，生物传感器已成为生物分子信息检测和识别的重要手段。纳米生物传感技术催生了即时检测、个性化医疗、家庭保健诊断、智慧农业及生物防御等大批新兴产业，悄然改变着人们的生活方式。本方向以制备新型纳米传感材料如石墨烯、金属纳米阵列等为基础，针对纳米尺度的生物大分子体系，研制新型纳米生物传感器，用于获取重要功能的生物分子特征信息，开展基于石墨烯等纳米材料的生物传感技术及应用研究，开展基于飞秒激光精细加工平台和原子力显微镜的纳米生物传感技术及应用研究。

方向4: 离子束诱变生物技术及应用

物理作用主要包括电、磁、光和力的作用，而离子束作用是集电、磁和力于一体的复合物理作用。物理因素与生物体相互作用技术的研究在微生物育种、生物力学工程等领域具有重要应用前景。本方向主要依托实验室特有的离子束生物工程装置，对产电微生物地杆菌、食药用黄伞菌等重要农业和环境微生物及经济作物进行诱变育种，并借助基因组、转录组、代谢组等组学及生物信息学技术，揭示诱变育种性能改变机理，进行优良生物活性物质及保健品开发，并发展针对以上物种重要功能改良的生物技术。