一、作物遗传育种

以黄河流域中下游主要作物为研究对象，围绕作物种质资源的收集、挖掘及利用，作物主要农艺性状的基因功能解析2个方向开展科学研究。

1、作物种质资源的收集、挖掘及利用：以作物种质资源，尤其是野生种质资源为材料，研究关键性状的遗传规律，并对野生植物遗传资源进行改良与利用，为实现高产、稳产、优质等育种目标提供理论基础，选育和推广作物新品种。

2、作物重要农艺性状的基因功能解析：利用正向、反向遗传学，基因工程等技术手段对重要农艺性状相关基因进行功能解析，结合分子标记辅助选择育种、转基因、基因编辑等技术强化优良基因的应用，为选育新的作物品种提供中间材料、理论基础和技术支持。

二、作物栽培学与耕作学

以黄河流域中下游主要作物为研究对象，重点围绕作物高产高效生理基础研究与应用和病虫害绿色防控技术创新2个方向开展科学研究。

1、作物高产高效生理基础研究与应用：针对黄河流域中下游气候特点，研究作物生长发育、产量、品质形成和水肥调控机理及其与环境条件的关系，探索通过合理的作物布局、间套复种轮作、栽培管理、环境调控、生长调节和优化决策等途径实现作物高产、优质、高效和资源节约的可持续发展理论与技术。

2、作物病虫草害绿色防控技术创新：围绕作物栽培管理过程中常见病虫草害发生发展趋势，开展农田景观生态调控技术、生防菌的筛选及致死机理、微生物次级代谢产物及天然产物衍生物防控作物病虫草害等研究，探索生态调控、生物防治、化学防治新技术，确保农作物生产安全、农产品质量安全和农业生态环境安全。

三、作物生境信息与智慧生产

在新一代生物技术、数字技术的支撑和引领下，以物联网、大数据、机器视觉、人工智能为手段，实现对农作物生长环境的精准监测和调控，提高农业生产效率和品质，减少生产成本。

1、农田信息获取与智能决策分析：开展精准农业农田信息获取、大数据处理与大模型构建、智能分析决策和精准作业装备等方向的研究，提高农业生产管理信息化、农业装备智能化和现代化水平及土地产出率、资源利用率和劳动生产率，促进区域现代农业发展。

2、作物表型组学与智慧育种：以高通量的基因及表型大数据为关键要素，以基因编辑、新一代测序等新型生物技术，与图像识别、机器学习等信息技术融合的“生物技术+人工智能+大数据”智能化育种技术，对作物育种全流程进行数字化升级、转型和再造的高质量快速育种过程。