1、植物细胞信号转导与发育

本方向主要开展如下研究：植物激素调控生长发育的分子机制，植物受体激酶的结构与生物学功能，植物生殖发育调控的分子机理，生物膜与膜泡运输。具体研究内容包括：油菜素内酯生物合成、代谢及信号转导的分子调控机制，生长素生物合成及极性运输机理，植物蛋白质磷酸化和去磷酸化对赤霉素合成和信号转导的调控，生长素、乙烯调控表皮细胞形态建成的分子机理，细胞分裂素调控雌雄配子体发育的分子基础，配子体发育和胚胎发生的分子机理，受体蛋白激酶介导的植物生长发育及细胞凋亡，受体激酶介导的植物细胞抗逆信号转导，蛋白质磷酸化与去磷酸化组学研究，膜微囊转运和生物膜融合的分子机理及其在信号转导和蛋白质分拣过程中的作用等。

2、细胞逆境适应的分子机制

本方向着重开展四个方面的研究：植物细胞适应逆境的分子机制，植物细胞与微生物的相互作用，极端环境微生物的多样性与逆境适应，逆境适应的蛋白质组学。具体研究内容包括：植物细胞适应高寒、干旱和盐渍的机制，模式植物高山离子芥遗传体系的建立，抗冻基因克隆与功能研究，植物钾营养代谢机理，K+/H+反向交换体基因家族的抗盐机理，NO与植物盐胁迫响应，植物抗旱的信号转导，极端抗旱荒漠植物适应环境的分子机理，极端环境微生物的多样性，极端环境微生物的抗逆机制，厌氧硫还原细菌还原铀、铬的分子机理，植物对病原微生物的识别基础，植物病原菌致病分子机制，菌根与植物相互作用的细胞信号转导，逆境条件下植物细胞结构的变化和蛋白质的结构与功能，抗逆蛋白质组学等。

3、细胞与基因工程

本方向着重开展以下三个方面的研究：抗逆基因工程与农业生产应用，环境污染的微生物治理，西北地区特殊微生物资源的开发与利用。主要研究内容包括：植物抗寒、抗旱、抗盐基因发掘，抗逆新品种培育，嗜盐微生物资源利用，厌氧硫还原细菌还原铀、铬的实际应用，微生物修复技术研究，低温产甲烷细菌筛选与产业化开发利用，浸矿微生物的理论与应用研究，环境污染的微生物治理技术研究与产业化。