基因组设计合成是对基因组进行全新设计和从头构建，能够按需塑造生命，开启从非生命物质向生命物质转化的大门，推动生命科学研究由理解生命到创造生命。基因组设计合成提供了深化理解生命进化、基因组与功能关系等基础科学问题的新思路。然而，基因组合成面临长染色体难以精准合成、合成染色体导致细胞失活等难题。天津大学元英进、深圳华大基因研究院杨焕明、清华大学戴俊彪等团队联合，经过5年多的探索，成功设计构建了4条酿酒酵母长染色体，国际首次实现了长染色体合成序列与设计序列的完全匹配。此成果为超大基因组的设计合成奠定了基础，为深化理解生命进化、基因组与功能关系等基础科学问题的提供了新思路。创建了基因组缺陷靶点快速定位方法和多靶点片段共转化精确修复技术，解决了化学合成长染色体导致细胞失活的难题，实现了长染色体合成序列与设计序列的完全匹配。创建了多级模块化和并行式染色体合成策略，实现了由小分子核苷酸到真核长染色体的快速定制合成。构建了人工环形染色体，为当前无法治疗的染色体成环疾病发生机理和潜在治疗手段建立了研究模型。