１. 植物代谢物的合成及其功能研究

植物合成并积累种类繁多的代谢物。这些代谢物在植物的生长发育、环境适应中发挥着重要作用；一些特殊的代谢物是重要药物和人体必需的重要营养成分。目前人们对植物代谢物及其合成途径和调控网络还了解甚少。我们以水稻、丹参等为主要研究材料，采用分子生物学以及包括代谢组学在内的分子系统生物分析方法系统地解析植物萜类及其它代谢物的生物合成途径及其调控机理，重点揭示代谢物和及其合成途径的生物学功能。

２. 植物代谢组学及其应用

植物合成的代谢物有20万至100万种之多，且结构与理化性质差异很大，从而使植物的代谢组学研究更具挑战性。我们使用先进的分析仪器，结合现代组学和系统生物的数据分析手段，进行植物代谢物的定性和定量分析；探索代谢组学在揭示植物科学、农业生产和环境安全等领域的应用前景。

３. 植物持久抗病性的分子机制研究

作物的持久抗病性在农业生产中具有重要的应用价值，如，小麦条锈病在我国小麦主产区发病严重，危害小麦产量。然而小麦的基因组庞大、复杂，严重阻碍了其功能基因组学的研究。我们利用基因组较小、具有全基因组序列的二穗短柄草为模式植物，全面解析麦类作物与麦类锈菌的互作机制，为麦类作物的持久抗病品种培育和农业可持续发展提供理论依据。

本研究组主要从事水稻重要性状籽粒大小和种子活力（耐贮藏特性）的遗传和功能基因组学研究。现阶段主要包括以下内容的工作：

1. 水稻粒型和粒重调控的分子机理和基因网络；

2. 产量有利粒型和粒重性状位点的聚合研究；

3. 作物种子耐贮藏的遗传和分子机理研究。

生物钟分子系统(Circadian molecular system)是生物体为了因应地球自转而产生的昼夜环境周期性的变化，从而进化出的协调细胞内基因表达，及代谢网络调控的分子系统。我们课题组以水稻和拟南芥为模式植物，解析植物生物钟分子系统组成以及对植物生长发育的调控机理，主要包括对开花时间调控、细胞生长以及如何协同细胞内代谢网络方面的分子机理研究。研究核心主要是围绕植物生物钟分子系统如何通过对环境信号的整合而实现对输出系统的控制，以期为提高农作物品质与产量提供时间生物学方面的理论依据和遗传资源。课题组主要研究方向为：
1.植物生物钟分子系统的组成解析及关键因子的转录后水平调控；
2.水稻生物钟分子系统的表观遗传控制分子机制；
3.生物钟分子系统对植物发育的调控及相关分子机理。

1．花粉细胞命运决定与发育的分子生理机制

以突变体为材料，综合利用分子遗传学、细胞生物学、生理学技术手段，结合蛋白质组、基因组等组学数据分析，解析花粉细胞命运决定与发育的调控机制与分子网络，为作物雄性不育系创制和杂种优势利用提供分子元件以及理论与技术。

2．作物种子发育及优质性状形成的分子基础

利用从水稻种质资源中筛选的优异种质资源材料，通过遗传群体构建、表型鉴定及全基因组关联分析和数量性状位点定位，解析水稻籽粒灌浆、成熟、加工与外观品质性状的调控因子和分子网络，阐释灌浆与成熟期温度等环境因子影响品质性状的机制。同时，也启动了重要饲草苜蓿高产优质分子模块解析及高产优质性状的分子设计等研究。