（1）重要性状基因的分子标记开发与利用

利用全基因组重测序、RNA-seq、BSA（BSR）-seq及基因（QTL）精细定位与候选分析，开发与品质、产量、抗逆等性状紧密连锁的特异性分子标记，重点开发水稻富铁、富锌、富γ-氨基丁酸、高抗性淀粉等功能型及耐盐碱、抗病特异性分子标记，小麦抗病、抗逆、高蛋白含量相关基因的分子标记，大豆玉米高产、耐逆、抗病相关基因的分子标记，番茄抗病、高产、优质相关基因的分子标记，葡萄抗寒、糖酸含量相关基因的分子标记。在此基础上，评价分子标记的有效性和育种价值，利用有效分子标记进行性状辅助选择，研发基因聚合（Gene pyramiding）、基因渗入（Gene transgression）、根据育种计划构建基因系等分子育种新技术。

（2）基因编辑及分子设计育种技术的开发与利用

利用CRISPR/Cas9基因定点修饰技术，重点开展特色作物重要性状基因的遗传编辑。将发掘的功能基因转化到受体亲本中，获得具有目标性状的优良种质资源，为功能基因的利用和新种质创制奠定基础。利用具有自主知识产权的关键基因开展重要性状的分子设计，通过分子标记辅助选择、TILLING、转基因以及常规育种技术相结合的策略，大规模创制具有相同（近）遗传背景，在单个或少数农艺性状上获得显著改良的分子设计元件，根据预设的遗传改良目标，有针对性地选用设计元件，培育多个性状协调改良、具有重要实用价值的新品种。