基因挖掘 灾害防控 农业生态系统与演化
“十二五”以来，我国农业科技自主创新能力显著增强，围绕资源收集与基因挖掘、灾害防控、农业生态系统与演化等重大科学问题，深入探索，创新突破，获得了多项重大科学发现，研究成果在《Nature》《Science》等国际顶尖学术期刊上发表，对学科发展产生了重大影响。
国家农业种质资源收集保藏体系
建立了完善的国家农作物种质资源保存体系，保存量已位居全球第二，同时建成了世界上规模最大的畜禽动物体细胞库、特种动物种质资源库和初具规模的农业微生物资源保藏库。创制了一大批新种质材料，推动我国从种质资源大国迈向基因资源强国。
水稻胚乳细胞生物反应器及其应用
突破了国际上重组人血清白蛋白表达量低、纯化工艺复杂和规模化困难等技术难题，水稻种子的人血清白蛋白表达量达到0.96%糙米干重，一亩地生产的稻谷可以获得相当于275人献200毫升血浆的人血清白蛋白含量，标志着我国植物生物反应器技术研究与应用达到国际领先水平，对生物制药带来革命性影响。
阐明独脚金内酯调控水稻分蘖和株型的信号途径
在解析独角金内酯信号转导分子机理研究中取得了奠基性的突破。发现了独角金内酯信号转导中的重要负调控因子D53。研究表明D53协同转录抑制因子共同抑制独角金内酯信号通路下游基因的表达，从而抑制该信号通路。独角金内酯可以诱导D53蛋白的降解，从而导致其去抑制化，并激活独角金内酯信号转导，精确地调控侧芽的伸长。《Nature》高度评价该项工作的理论意义和潜在应用价值，成果入选了2014年度中国科学十大进展。
小麦D基因组序列框架图绘制
在国际上率先完成了小麦D基因组供体种——粗山羊草基因组草图的绘制，结束了小麦没有组装基因组序列的历史。成果发表在《Nature》杂志上，标志着我国的小麦基因组研究跨入了世界先进行列。
贝类基因组图谱绘制及全基因组选择育种技术体系的建立
完成了牡蛎和扇贝基因组图谱绘制，填补了冠轮动物基因组学研究的空白，成果发表于《Nature》。在组学关键技术研发方面取得重要突破，研发了新型全基因组分型技术和算法，成果发表于《Nature Methods》。建立了国际上首个贝类全基因组选择育种分析系统，，培育了两个国审贝类优良新品种。
毛竹基因组草图
第一个由我国科研人员自主发起并完成的重大基因组计划。首次阐明了毛竹于5000万年前从禾本科中分化出来并演变成现代二倍体的进化历史，获得了31987个高度可靠的基因及其表达谱，这对研究禾本科植物的基因功能、分子育种、进化等产生了巨大的推动作用。
动物流感病毒引起人流感大流行的潜力及其遗传机制
发现决定H5N1病毒致病力的分子标记，揭示2009年甲流病毒和H5N1病毒重组后可产生多种对哺乳动物高度致死、高效传播的后代病毒，具有引起人流感大流行的巨大潜力，揭示人感染H7N9病毒的来源，发现对家禽呈低致病力的H7N9病毒在人体内复制后可获得对人致病力增强且有助于在人之间空气传播的突变。
双生病毒种类鉴定、分子变异及致病机理研究
鉴定出30种双生病毒新种，解析了双生病毒在植物体内的种群遗传结构和变异进化规律，阐明了双生病毒及其伴随的卫星DNA的致病机理。研究成果在双生病毒病预测预报和抗病毒育种中得到了应用，为制定安全高效的双生病毒防控策略提供了科学依据。
既可提高产量又可降低环境成本的种植模式
提出并验证了一种既可提高产量又可降低环境成本的种植模式，通过一种综合的新型土壤—作物系统管理，在不增加氮肥的情况下，可以实现水稻、小麦和玉米的大幅增产。
