1. 水稻种子储藏蛋白胞内转运与内质网胁迫应答机制

蛋白质分选与胞内运输是生物学的一个基本问题，其不仅在维持细胞的内稳态方面发挥着重要作用，还涉及到信号转导、器官发育等重要生命过程。与此同时，逆境下灌浆期种子会积累大量错误折叠和非折叠蛋白，产生内质网胁迫，进而影响种子产量和品质。利用遗传学、生物化学、分子和细胞生物学等方法，解析水稻种子储藏蛋白分选、胞内转运和储藏的遗传调控机制以及内质网胁迫应答机理，具有重要理论意义。同时对实现种子中外源有用蛋白定向运输、定点储藏、提高外源蛋白表达和累积水平具有重要应用价值。

2. 水稻淀粉代谢调控网络解析与种子储藏淀粉品质改良

水稻淀粉代谢是一个基本的生物学过程，受一系列酶的协同催化调控，不仅决定稻米的食味和加工品质，同时影响植株的生长发育和花粉育性。利用基因组学、分子生物学等技术手段，解析水稻瞬时淀粉代谢和储藏淀粉合成的调控因子，分析分子网络，研究遗传变异和表观变异规律，评估其在雄性不育系创制和种子储藏淀粉品质改良中的应用价值，培育用于种子精准设计的遗传材料。

3. 植物基因表达调控机制与保健功能性作物创制

通过对控制基因表达起关键调控作用的启动子、转录因子等诸因子的研究，揭示植物种子中内源和外源基因表达的遗传调控机制，建立外源基因高效稳定表达体系。利用该体系在水稻种子中特异性表达生理活性成分，生产重要重组蛋白，同时培育具有保健功效的水稻新品种，使人们在正常饮食中预防和减少疾病的发生，实现医食同源。对于增进人们健康、节省医疗费用等具有重大社会意义和经济效应。