本课题组以豆科饲草紫花苜蓿和模式植物蒺藜苜蓿为主要材料，聚焦于植物-微生物共生提升营养利用效率和耐逆性的分子机理，挖掘优异基因资源，为创制优质、高产、耐逆的苜蓿新种质提供基因和材料支撑。主要研究方向为：
1.解析环境因子-苜蓿-丛枝菌根真菌互作的分子调控网络；
2.探索根际微生物群体在苜蓿生长发育、养分利用和耐受逆境过程中的功能及作用机理。
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研究方向：
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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：
1. 拟南芥种子休眠萌发分子遗传调控
种子休眠萌发是植物由生殖生长转变为营养生长的关键发育进程，关乎植物的生存与繁衍。课题组主要利用突变体和自然变异QTL等分子遗传手段研究拟南芥种子休眠萌发的调控机制，已研究报道了RDO4（HUB1）、 RDO2、SNL1/SNL2、RDO3(ETR1)、Sdr4L、FT等调控种子休眠萌发的分子机理，从表观遗传和植物激素等不同角度阐明了种子休眠萌发调控的分子通路。目前研究重点：DOG3的克隆和功能研究，种子储藏mRNA与种子休眠萌发，种子休眠萌发特异性调控分子网络解析等。
2. 作物抗穗发芽分子模块解析
穗发芽是影响作物产量及品质的气候灾害之一，主要发生在收获季节降雨多的地区。适度提高种子休眠水平是抑制穗发芽的关键，但目前对作物种子休眠形成的分子基础了解甚少。课题组主要利用小麦遗传群体和种质资源开展QTL连锁分析和全基因组关联分析，克隆调控小麦种子休眠的关键基因，为分子育种提供有效标记和优异基因资源。
3. 饲草燕麦耐盐碱分子元件解析
针对饲用燕麦生产中面临的生物量低、耐盐碱性差等问题，利用燕麦种质资源和遗传分离群体，通过全基因组关联分析、QTL连锁分析及组学等技术手段，解析饲用燕麦耐盐碱的分子元件，克隆饲用燕麦耐盐碱基因，发掘有效分子标记，培育携带耐盐碱分子元件且农艺性状优良的燕麦新材料。
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研究方向：
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。
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研究方向：
1. 植物逆境信号应答蛋白质组学解析；
2. 植物重要关键基因克隆及其功能研究；
3. 杂交构树种质创新与产业化技术研发及其示范推广。
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研究方向：
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。 -
研究方向：
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。
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研究方向：
近年来，从事水稻耐逆研究。利用自然变异和基因编辑等分子生物学手段，筛选耐受极端环境的水稻新材料，解析相关基因发挥功能的分子机理，探索RNA表观修饰对水稻发育和逆境耐受的调控机制。研究发现OsMAPK3-OsbHLH002-OsTPP1途径调控水稻耐寒性的分子细胞学机理、以及OsmiR444-OsMADS57-D14网络对水稻侧分生组织形成的调控；证明水稻中多聚半乳糖醛酸的活性调节与非生物胁迫耐受性密切相关；发现mRNA的m5C修饰对水稻适应高温生长的调控作用。