-
молекулярні, клітинні та фізіологічні механізми регуляції процесів у біологічних об’єктах; принципи формування стійкості живих систем; визначення резервів фотосинтетичної і продукційної здатності рослин;
-
дослідження регуляції фотосинтезу та його ролі в продукційному процесі сільськогосподарських рослин; виявлення генетичних маркерів фізіологічних ознак високої продуктивності і стійкості до стресових чинників;
-
пошук резервів генетичного та агротехнологічного підвищення ефективності фотосинтетичної асиміляції СО2 за змінних умов довкілля для поліпшення продуктивності сільськогосподарських культур;
-
дослідження фізіологічних і молекулярних механізмів регуляції іоному з метою створення високоефективних технологій живлення й захисту культурних рослин, спрямованих на підвищення їх продуктивності та збереження довкілля;
-
вивчення механізмів процесу біологічної азотфіксації з метою підвищення існуючого рівня засвоєння азоту атмосфери мікроорганізмами-азотфіксаторами;
-
вивчення механізмів індукованого гербіцидами патогенезу, розробка гербіцидних композицій для захисту посівів і запобігання виникненню резистентних до гербіцидів біотипів бур’янів;
-
біотехнології й нанобіотехнології; клітинна та генетична інженерія; геноміка і редагування геномів;
-
генетичне конструювання і селекція нових штамів азотфіксувальних бактерій із поліпшеними симбіотичними характеристиками;
-
розробка нових молекулярних біотехнологій генетичної трансформації, отримання й вивчення трансгенних рослин;
-
біобезпека; виконання унікальних багаторічних досліджень, пов’язаних із генетичною загрозою, яка виникла внаслідок аварії на Чорнобильській АЕС;
-
вивчення генофонду культурних рослин та їхніх диких родичів; пошук нових донорів корисних ознак; генетичне поліпшення рослин за допомогою методів молекулярної генетики та маркер-допоміжної селекції;
-
створення високопродуктивних сортів культурних рослин із підвищеним адаптивним потенціалом до несприятливих умов довкілля;
-
пошук і розробка молекулярних та біохімічних маркерів для оцінювання рослин хлібних злаків за генами корисних господарських ознак; створення біотехнології селекційного процесу, яка базується на поєднанні сучасних досягнень класичної та молекулярної генетики;
-
розробка теоретичних основ і методів створення високопродуктивних сортів озимої пшениці та інших злакових культур, яким властиві висока якість зерна й стійкість до несприятливих чинників довкілля;
-
розвиток теоретичних основ індукованої мутаційної мінливості, обґрунтування нового напряму генетичного поліпшення рослин — мутаційної селекції; дослідження спонтанних та індукованих карликових мутантів, створення принципово нового типу напівкарликових сортів пшениці озимої м’якої, що стали основою «зеленої революції»;
-
розширення генетичного різноманіття пшениці за рахунок екзотичних генів дикорослих і культурних видів, спонтанної та індукованої мінливості, хромосомних транслокацій і генетичних конструкцій, що впливають на вміст і якісні характеристики білка, крохмалю, полісахаридів, біоактивних компонентів (антоціанінів) з метою створення сортів спеціального технологічного використання з поліпшеними хлібопекарською та харчовою якістю зерна як сировинної основи для отримання нових харчових продуктів на продовольчому ринку України;
-
створення сортів пшениці озимої м’якої та інших польових культур із високими продуктивністю, якістю зерна, екологічною пластичністю та стійкістю до несприятливих умов довкілля з метою вирощування в різних кліматичних зонах (Степ, Лісостеп, Полісся) України та за її межами;
-
забезпечення пришвидшеного розмноження добазового і базового насіння зернових колосових злаків, маркетингу сортових ресурсів і виробництва насіння пшениці озимої, формування дилерської мережі й масштабного трансферу інновацій в аграрне виробництво, розширення досліджень із патентно-ліцензійної роботи, захисту інтелектуальної власності і майнових прав Інституту.