重点创新方向根据国家需求不断变化
积极探索科技前沿 国际学术影响力大幅提升
针对提高产量、品质和重要性状的形成及调控机理，主要病害传播规律等重大科学问题，积极探索自然规律，不断提升产业自主创新能力。
一、核心种质资源
牵头开展了多次全国性大规模的农作物种质资源调查、征集和专项考察搜集，承担国家种质资源圃（库）建设。挽救了一大批濒临灭绝的地方品种和野生近缘种及其特色资源。建立了国家唯一农作物种质资源保存长期库、中期库、种质圃、原生境保护点和国家基因库相结合的种质保护体系，资源保存量49万份、规模世界第二。谋划并牵头承担了财政部和农业部共同设立的“农作物种质资源保护与利用专项”等项目，基本实现了农作物种质资源工作的标准化，有效保护了国家农作物种质战略资源，初步建立了表型与基因型相结合的种质资源鉴定评价体系，开展了种质资源创新研究，利用多样化地方品种和野生近缘种中的优异特性，创制了一批新材料，为主要农作物自主品种选育提供了丰富储备。构建了种质资源展示和共享平台，近10年累计向国内分发、国外交换种质资源35万余份次，为农作物育种与基础研究提供了有力支撑，为突破性品种培育奠定了不可替代的种质基础。
二、农作物基因组学与转基因技术
世界上首次利用新一代测序技术完成了植物（黄瓜）全基因组序列解析，先后牵头测定了黄瓜、马铃薯、番茄、白菜、甘蓝、小麦D基因组、油菜、棉花等主要农作物基因组。揭示了基因组序列结构特征，阐明了其染色体进化历程和亚基因组分化机制，为功能基因研究提供了基因组学平台，挖掘出一批具有重要育种价值的关键基因。构建了我国第一个DNA体外重组质粒，获得了我国最早的抗虫基因水稻和棉花；成功实现了将植酸梅基因转入玉米并获得稳定遗传的转基因玉米纯合体。构建了“外源基因在棉花上快速功能验证的技术平台”和高效、工厂化的棉花转基因技术体系。完成了3000份亚洲栽培稻基因组变异研究，构建了全球首个接近完整、高质量的亚洲栽培稻泛基因组，深入解析了亚洲栽培稻基因组遗传多样性。
三、农业遥感
建立了国内唯一稳定运行超过10年的国家农作物遥感监测系统（CHARMS），成为国际地球观测组织（GEO）向全球推广的农业遥感监测系统之一，为国家农业主管部门科学管理和决策提供了信息服务。突破了灾情信息星机地一体化快速获取、旱涝灾害动态解析和灾损评估等关键技术，解决了我国灾情复杂条件下遥感监测与评估精度低和时效差的技术难题，创建了国内首个精度高、尺度大和周期短的国家农业旱涝灾害遥感监测系统，实现了国家和区域尺度的业务化应用和信息服务。
四、植物工厂
在国际上首次创立了甘薯“营养吸收根与块根根系功能分离”的创新栽培模式，率先发明了“垂直和斜面立体无土种植”方法，创新研制出斜插式立柱与移动式管道立体无土栽培、多功能（MFT）水耕栽培以及 20多种果蔬的树式栽培技术与装备。“智能LED植物工厂技术”实现了植物工厂光源适配理论与方法、光效与能效提升、营养品质调控以及多因子协同管控技术等方面的重大突破，被誉为“土地利用和农作方式的颠覆性技术”。
