开展高粱优异种质资源挖掘、功能基因克隆和机制解析方面的研究。利用具有极高遗传多样性的高粱种质资源群体、遗传群体材料，挖掘高糖、高蛋白、抗逆、资源高效的高粱基因资源，克隆关键调控基因和优异等位变异，解析其作用机制和调控网络，开展育种应用研究。
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研究方向：
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研究方向：
以紫花苜蓿、蒺藜苜蓿等饲草作物为主要材料，聚焦植物耐逆性与产量协同提升这一关键科学问题，系统解析非生物胁迫下气孔动态调控、叶器官发育可塑性及受体激酶信号网络三大核心机制，旨在创制兼具耐逆和高产特性的饲草新种质。主要研究内容：
1. 苜蓿气孔动态调控机制：整合气孔发育与开合调控网络，阐明气孔开闭动态与水分利用效率、光合效率的协同作用机制，建立气孔优化调控的分子设计育种体系；
2. 叶器官可塑性调控通路：系统解析干旱等非生物胁迫下苜蓿叶片形态建成的可塑性调控网络，揭示叶器官发育可塑性介导的耐逆-产量平衡调控机制；
3. 受体激酶介导的胁迫响应网络：解析受体激酶介导的非生物胁迫响应机制，挖掘苜蓿中协调植物生长发育与胁迫响应的调控模块，为精准分子设计育种提供关键靶点。
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研究方向：
研究组将整合基础生物学（如遗传学、细胞生物学、生物化学和分子生物学、发育生物学、计算生物学、生物物理学等）和先进技术手段（如活体延时成像、高分辨率时空组学、计算建模、机器学习等），对饲草作物的关键生物性状（形态特征、营养分配、演化适应等）进行还原论解析，进而利用合成生物学等手段进行饲草作物设计育种。
研究组主要从三个角度开展饲草生物学研究和设计育种：
1. 饲草重要性状的系统解析和合成设计;
2. 饲草重要性状的多样性;
3. 饲草重要性状的可塑性。 -
研究方向：
植物离体培养中细胞全能性与再生的分子基础。
以拟南芥为主要研究材料，研究植物激素调控植物细胞脱分化和分化过程的分子基础和以及植物细胞全能性获得和干细胞组织中心重建的分子机制。
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研究方向：
1. 植物矿物离子
2. 低积累重金属安全作物培育
3. 重金属污染修复技术研发
4. 耐盐碱作物培育
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研究方向：
以拟南芥、作物和苜蓿为材料，研究生长素等植物激素与发育的分子机理。研究内容包括：
1）生长素的作用机理；
2）作物产量性状的分子基础；
3）苜蓿自交不亲和性的分子机制
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研究方向：
1. 作物感受低温信号网络与分子设计：
1）发现水稻低温感受器复合物及其信号网络，揭示了耐寒性关键基因起源于中国野生稻；
2）通过功能基因组等组学研究，发现了多个基因对水稻耐逆与生长发育的调控，为水稻耐寒分子设计育种奠定理论基础；
3）探索水稻高产优质耐逆分子设计育种技术路径。发现小麦感知春化控制开花的机制，揭示蛋白质糖基化和磷酸化修饰和非编码RNA表观遗传的调控网络。
2. 苜蓿耐逆性状分子设计：
1）研发高通量表型组技术体系；
2）基于紫花苜蓿的基因组自然变异，通过表型组学、基因组学等多组学手段，挖掘苜蓿耐逆基因和功能模块；
3）利用现代分子生物学技术，开展苜蓿耐逆功能基因模块的解析，构建苜蓿耐逆调控网络，为创制耐逆苜蓿设计新材料提供候选分子模块；
4）探索苜蓿高产高蛋白多模块耦合精准设计育种技术路径。
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研究方向：
1.植物细胞全能性和再生的分子基础 主要以拟南芥为材料，研究植物细胞全能性和再生的分子调控，解析植物再生能力决定以及激素调控体细胞命运转变和再生的分子基础。
2.植物器官发生和发育的分子调控 主要以小麦和苜蓿为材料，研究器官发生发育和大小的分子控制，解析植物激素信号和环境信号调控器官发生和发育的分子基础，鉴定控制器官发育和大小的重要功能基因，为作物和饲草分子设计提供依据。