1. 借助高光谱表型技术，基于苜蓿关键生理生化及形态性状，对其逆境耐受性、品质与产量等核心农艺性状进行定量预测与综合评价；
2. 解析苜蓿和水稻的耐逆分子模块、构建相关调控网络，探索饲草及粮食作物的分子设计路径、开展遗传种质的分子设计育种。

以拟南芥和豆科植物为主要实验材料，开展植物发育和耐逆的分子机理研究，主要研究方向为：

1. 相素化修饰的生物学功能研究；

2. 大豆高产分子模块解析及分子模块育种；

3. 紫花苜蓿复杂性状解析及分子设计育种。

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。

随着全球气候变暖的加剧，极端高温热害、旱害等频繁发生，给玉米生产带来严重影响。热害导致的生殖器官发育异常是导致玉米减产的主要原因之一。因此，挖掘玉米生殖器官发育及耐热关键基因，解析其分子机制，构建玉米热胁迫分子调控网络，将为玉米抗性改良提供基因资源和新思路。

本研究组以玉米为主要研究材料，开展生殖器官发育和高温胁迫相关的分子机理研究，主要研究方向为：

1. 关键耐热基因挖掘及分子机制解析；

2. 玉米雄穗发育的分子机理解析；

3. 分子设计育种。