实验室以扬州大学作物学学科为主体，并与生物学等学科相交叉融合，与共建单位育种力量紧密合作，根据作物基因组学及分子育种领域研究前沿和专职研发团队实际，设以下三个研究方向，各研究方向紧密联系，体现上中下游结合。　

研究方向一：作物种质资源基因组解析与重要基因挖掘

利用实验室收集的水稻、玉米等种质资源以及构建的远源杂交衍生群体和三体等特色材料，建立基于组学的主要农作物种质资源鉴定与评价体系，创制表型和基因型数据库，筛选优异种质；破解优异种质资源基因组信息，解析优良种质和现代品种形成与演化规律；揭示优异性状的遗传规律，定位和克隆重要育种目标性状基因/QTL；建立优异种质创新技术体系，创制突破性作物新种质。

研究方向二：重要育种目标性状调控网络及环境响应

采用基因组学、表观遗传学、生物信息学和生理生化等研究手段，在基因、细胞、个体和群体水平上解析重要性状和关键基因表达与调控分子基础，阐明重要性状形成的遗传网络及其响应环境的机制，从而为优化新品种的遗传改良及其配套栽培技术提供理论依据。

研究方向三：作物分子设计育种方法和新品种选育

创新统计遗传学理论，解析复杂数量性状的遗传基础，完善全基因组选择育种理论，发展基于相关理论的研究方法与技术体系，提高育种效率；综合利用全基因组选择、转基因育种技术、分子标记辅助选择和基因组编辑技术，建立品种分子设计新理论和新方法；培育优质、高产和多抗新品种。