在当前全球气候变暖加剧、极端天气增多的情势下，植物在生长发育过程中会遭遇高温、低温、干旱、水涝和高盐等非生物胁迫以及病原菌侵染和虫害等生物胁迫，危害植物的生长发育，使得作物减产、品质降低。植物感受逆境信号后，可以通过信号转导调节细胞内抗逆相关基因的表达，从而调整自身的生理状态或形态来提高对逆境的抵抗能力。防治病虫害和非生物胁迫的农药污染环境、危害健康和破坏生态平衡，因此发掘并研究植物逆境响应相关基因的生物学功能不但对作物高产稳产而且改善作物品质等均具有重要意义。上海作为国际大都市，农产品消费市场巨大，特别是富含营养又有特色的优质农产品受到广大居民市民消费者的青睐。实验室将以满足居民对优质农产品需求为宗旨，挖掘调控主要农作物优质抗逆性状的相关基因，并与育种单位和企业合作，培育一些高产、优质和广适的农作物新品种，为上海农业的可持续发展服务。
(1) 优良品质性状基因的克隆与利用
利用大田农作物、蔬菜作物以及模式植物为材料，围绕上海农业可持续发展中对品质的消费需求，分析大田蔬菜作物风味、品质、营养等优良品质的生理生化基础，同时运用遗传学，细胞生物学，生物化学及分子生物学,蛋白质组学和合成生物学等手段，克隆与品质营养等性状相关的关键基因，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，探讨品质性状形成的基因调控途径，利用分子标记辅助育种技术，培育高产、优质的作物新品种。
(2) 抗逆基因挖掘以及功能研究
以主要粮食作物（水稻，大豆和玉米等）、蔬菜作物（菠菜、绿叶菜等），以及模式植物（拟南芥）为材料，通过正向遗传学、高通量测序和全基因组关联分析等手段克隆一些与广谱、持久抗性／耐性密切相关的重要基因，利用基因组学、蛋白质组学和代谢组学，以及生化和分子生物学等综合手段，研究这些基因的功能和作用机制，阐明主要作物病害和抗逆的生理生化过程，开发与重要功能基因精密连锁的分子标记，为后续分子标记辅助育种提供技术支撑。