1. 藻类的合成生物学研究：

对聚球藻Synechococcus sp. PCC 7002进行底盘改造，利用同源重组及CRISPR技术对其基因组实现大片段操作；开发新型优势藻种作为理想型“细胞工厂”；通过“建物致知”的方式，利用合成生物学建立定量可控的微生物合成斑图系统和斑图理论。

2. 蓝藻细胞分化机制的研究：

结合生物信息学和数学建模，研究参与蓝藻异形胞分化反应-扩散调控网络的蛋白、多肽以及顺式调控元件和通路等，解析蓝藻异形胞周期分化的一维图灵斑图中的“反应-扩散”原理。

1. 2021.12 - 2026.11 科技部国家重点研发计划 合成生物学专项 生物斑图形成基本原理与人工控制的合成生物学研究，578万元，课题负责人，主持

2. 2021.12 – 2026.11 科技部国家重点研发计划 合成生物学专项 微藻底盘细胞的理性设计与系统改造，80万元，子课题负责人，主持

3. 2018.1- 2021.12 湖北省青年科技晨光计划 通过引入基因编辑技术CRISPR-Cas9, 对聚球藻7002进行基因改造，构建大量合成有机物平台，3.2万元，主持

4. 2018.1-2019.12  中科院水生所知识创新工程青年人才领域前沿项目利用Fosmid文库在聚球藻Synechococcus sp. PCC 7002中合成微囊藻的重要次生代谢物，8万元，主持

5. 2015.1-2017.12 国家自然科学基金青年项目 蓝藻异形胞分化主调控因子HetR与PatS的相互作用机制，24万元，主持

6. 2014.3-2015.3 蛋白质与植物基因研究国家重点实验室开放基金基于蛋白结构探索丝状蓝藻异形胞分化调控因子HetR与PatS的结合位点，10万元，主持

7. 2014.1-2015.12 中国博士后科学基金特别资助 蓝藻异形胞分化主调控因子HetR与其抑制因子的相互作用机制，15万元，主持

8. 2012.10-2014.10 中国博士后科学基金面上项目 开发一种将聚球藻与小球藻混养的藻类生产油脂的新方法，5万元，主持

1. 解析了蓝藻异形胞分化主调控因子HetR的蛋白结构，分析其与DNA的作用位点。

2. 开发了生长最快速的固氮蓝藻鱼腥藻33047的遗传操作方法，在其中实现转基因。

3. 开发了聚球藻7002作为合成蒎烯等有机物的“细胞工厂”。

代表性论文：

1.      Anindita Bandyopadhyay#, Zi Ye#, Zuzana Benedikty, Martin Trtilek, Himadri B Pakrasi* .（2021）Antenna modification leads to enhanced nitrogenase activity in a high-tolerant cyanobacterium. mBio, 12(6)：e03408-21.

2.      Ruigang Yang#, Lingyun Zhu#, Tao Li, Lv-yun Zhu, Zi Ye*, Dongyi Zhang*（2021）Photosynthetic Conversion of CO2 into Pinene using engineered Synechococcus sp. PCC 7002. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 12 (9): 779437.

3.      Youngchang Kim#, Zi Ye#, Grazyna Joachimiak#, Patrick Videau, Jasmine Young, Kathryn Hurd, Sean M. Callahan, Piotr Gornicki, Jindong Zhao, Robert Haselkorn*, Andrzej Joachimiak*.（2013）Structures of complexes comprised of Fischerella transcription factor HetR with Anabaena DNA targets. PNAS, 110(19): E1716-1723.

4.      Youngchang Kim#, Grazyna Joachimiak#, Zi Ye, T. Andrew Binkowski, Rongguang Zhang, Piotr Gornicki, Sean M. Callahan, Wolfgang R. Hess, Robert Haselkorn*, Andrzej Joachimiak*. （2011）Structure of transcription factor HetR required for heterocyst differentiation in cyanobacteria. PNAS, 108(25): 10109-10114.