1、作物优质高产生理

我国是一个人口大国，也是一个农业大国。农业现代化在整个国民经济现代化中起着关键性的作用。然而，我国的农业生产面临的形势却十分严峻。人口剧增、耕地锐减、人均资源稀缺和自然灾害频繁是我国经济发展长期面对的基本国情。因此，实现“优质、高产、高效” 是我国农业的唯一出路。为了实现作物的优质、高产、高效，首先必须搞清作物产量和品质形成的生理生化机制，并在此基础上采取合理的调控技术。鉴于此，本方向主要研究大田作物和主要经济植物产量与品质形成的生理生化机制及优质高产调控技术。主要包括物质与能量代谢、源库关系、信号传递、化学调控机理、营养机理、水分代谢等。为实现作物优质、高产、高效提供理论基础与技术保障。

2、作物抗逆生理与分子调控

植物生长在自然环境中，经常遭遇干旱、渍涝、高温、低温、盐害、环境污染等逆境因子的胁迫，对植物的代谢和生长发育造成不利影响，甚至导致植物死亡，严重影响作物产量和品质形成。同时，植物在长期进化过程中，形成了对逆境的抵抗和适应能力。本方向主要研究逆境对作物伤害的分子机理、作物的抗逆机制，以及作物抗逆应变调控技术，为实现高产稳产奠定基础。

3、植物次生代谢与分子调控

植物通过次生代谢产生含量丰富、种类繁多的小分子有机化合物。这些次生代谢物不仅与植物的防御功能密切相关，而且决定着经济植物的有效成分的高低，如中药材的药效成分，烟草与果蔬的色香味成分等等。本方向主要研究植物次生代谢机理及其分子调控，为提高植物抗性、增加经济植物有效成分提供理论与技术支持。同时，为通过细胞工程和基因工程实现经济植物工厂化生产奠定基础。