植物科学研究是支撑农业可持续发展的核心基石，不但与我国的粮食安全、广大居民的营养健康密切相关，而且对解决当今面临的环境、医药、能源等问题也起着十分重要的作用。上海市植物分子科学重点实验室于2018年11月受上海市科委委托，依托上海师范大学生命科学学院进行筹建。植物分子科学重点实验室将面向国家和上海市的重大需求，瞄准植物科学发展的前沿领域，联合上海市多方力量，开展原创性、系统性的基础研究与应用基础研究，重点解析植物生长的物质基础、产量提高的重要途径以及稳产与品质等方面的分子生物学基础，为作物分子改良提供理论依据和技术支撑。
重点实验室的研究内容主要包括以下三个方向的工作：
1. 植物光合作用与高光效的分子基础 发掘光合基因表达调控因子、介导光合机构组装以及参与新的光信号转导途径的重要基因，阐明光能高效利用的表达调控网络，解析光合机构组装机制以及光信号转导机理，为调控作物的形态建成、提高光能利用效率，以及控制作物生长发育进程奠定理论基础。
2. 植物生殖发育与杂种优势的机制 解析植物生殖发育中花药发育的生物学过程，揭示其基因网络和调控机制，并阐明植物雄性不育育性恢复的分子机理。在全基因组水平上寻找杂种优势相关的关键基因，解析它们的生物学功能与作用机制，服务于杂交新组合与育性可控的新种质资源的创制。
3. 植物优质抗逆基因的发掘与利用 克隆与品质营养以及抗性／耐性等性状相关的关键基因，利用基因组学、蛋白质组学和代谢组学，阐明其表达调控模式、互作蛋白网络，以及环境对其表达的影响，并揭示重要次生代谢产物的生物合成及其调控机理，探讨品质性状基因调控途径以及作物抗逆的生理生化机制，为后续分子标记辅助育种提供技术支撑。
近年来通过人才引进和自主培养，生命科学学院植物学科已经形成了一支比较强的人才队伍和优势研究力量，包括“国家杰出青年科学基金”获得者4人，“国家百千万人才工程”2人，“国家优秀青年科学基金”获得者3人，“万人计划”青年拔尖人才2人，“教育部新世纪优秀人才”2人，“上海市优秀学科带头人”3人等，并紧密结合学院青年教师的力量，基本形成以中青年科学家为骨干的实力雄厚、富有朝气、专业结构合理的科研团队。科研团队成员承担了国家重大科学研究计划、国家自然科学基金重点/面上项目、上海市各类科技项目等课题，已在Nature Genetics、Plant Cell、Plant Physiology、Plant Journal、Plos Genetics、Molecular Plant等植物学领域国际著名学术期刊上发表数百篇研究论文。
重点实验室将通过整合相关学科的人才优势，完善学科布局，加强技术平台和配套设施的建设，联合上海市相关兄弟单位，围绕植物科学中的重大基础科学问题，在分子水平上开展基础性、前瞻性的系统研究，获得具有知识产权的原创性科研成果，共同建设一个促进学科交叉和融合、高层次人才培养、相关科研成果的产出和转化中心，显著提升上海植物科学的科技创新能力与国际影响力。