1．蓝藻（蓝细胞）分子生物学：
以蓝藻为对象，探索地球上最早的自养生物生命活动的分子机制。期待通过这些研究，进一步解析光合作用形成的机制，特别是高等植物光合系统起源机制。同时，理解高等植物细胞在起源过程中，基于内共生的不同来源基于组织间的互做关系及其对高等植物细胞功能的影响。
2．植物细胞分化方向调控及其分子机理：
以维管组织细胞分化为对象，探索形成层休眠和活动及其向木质部和韧皮部分化方向的决定机理。由于木质部为细胞编程死亡的产物，了解编码这一程序的基因及形成层细胞向木质部细胞的分化何时达到不可逆阶段，将有利于人们理解植物细胞编程死亡和木材形成调控机理的特点。因此本研究不仅具有重要的生物学理论意义，而且具有重要的应用价值。
3．植物激素信号转导的分子机理：
以拟南芥为模式系统，研究植物激素乙烯信号转导的分子步骤及其调控机制，以及植物生长发育和叶片衰老过程中多种植物激素之间的相互作用机理。同时，结合表观遗传学和蛋白质组学来探索植物激素信号转导的新途径。研究方向包括：①乙烯信号转导及植物激素间相互作用的分子机制；②植物衰老的调控机理；③小RNA分子和RNA降解的机理研究；④植物激素的基因组学和蛋白质组学研究。
4．植物细胞信号转导：
植物的生长发育及对逆境的响应，涉及植物整体、细胞及分子水平的信号转导过程。植物激素赤霉素和脱落酸及光都是植物发育的重要调节因子，它们之间的交互作用也参与植物对逆境的响应过程。我们的研究重点是通过多种现代生物学技术研究这些因子信号转导的交互网络在植物生长发育及对逆境的响应过程中的分子机理。
5．植物器官形成的分子机制：
器官形成指一团未分化细胞形成特定的形态、结构与功能的过程，其分子机制是目前发育生物学研究的焦点之一。本方向以雄蕊的早期发育为对象，利用各种形态、生化、遗传及分子生物学手段，试图在分子水平上解析决定多细胞四维结构形成的遗传程序。
6．植物演化及演化-发育生物学：
植物变异/多样性产生的原因、机制以及不同变异类型之间的系统演化关系是植物演化生物学研究的重点，演化-发育生物学（Evolutionary Developmental Biology, Evo-Devo）则更加关注演化过程中生物体的新性状是如何通过基因的改变而发生的。本研究方向目前利用进化速率不同的基因/DNA片段的序列信息探讨植物的系统发育和演化，同时关注植物演化过程中种子性状形成的分子机制。
