1.植物基因组结构和进化，特别是转座子的重组和作用机制的研究。

　　运用DNA探针及综合DNA测序技术表明，物种间，特别是亲缘关系较近的物种之间的基因组大小是非常保守而稳定的。然而像被子植物这样复杂的植物其基因组却并不稳定，它们的基因组重组和改变的频率快于哺乳动物100倍多。我们一直在研究引起这种快速重组的原因及其分子机制。我们初步得到的实验数据表明转座子的扩增使基因组快速改变，其中好多是非等位同源重组和异常重组引起的改变。进一步的研究结果将会精确地揭示这种异常重组的机理和不同物种间基因组快速变化的频率和类型的差异以及这些结论如何为C值悖论提供理论支持。生物信息学和高通量的基因组学技术是进行这些研究的关键手段。

　　2. 基因组的结构和进化与基因功能的相互关系。

　　我们也才刚刚认识到包含基因的DNA/染色质的性质和种类能影响基因的功能和进化。我们研究的禾本科正是这样的模式植物，它们的基因组结构变化非常快速。我们运用全套的基因组研究工具，如生物信息学，全基因组测序，表达分析和反向遗传学等技术，来确定基因组结构和基因表达之间的关系。同时，我们正用同样的研究工具来回答生物学上最重要的一个问题，即，是什么特异的遗传改变将物种分化开来？为了能全面的展开研究，我们需要许多植物物种的全基因组序列信息。而当前的基因组测序技术成本昂贵，因此我们开发了基因富集技术来对任何复杂的物种（植物、动物、真菌、原生生物）进行快速的基因组测序。这个方法现在正应用于玉米的核基因组测序以及定位基因所在位置的工作中。

　　3.遗传多样性及其在发展中国家的应用

　　无论是对物种内还是物种间(哪怕是广泛种植的物种)的现代作物的改良，这都已严重威胁到种质资源的多样性。由于市场的需要，高产且适应性很强的谷类tef(Eragrostis tef),finger millet(Eleusine indica)以及谷子foxtail millet正在被玉米、小麦等一些低适应性的作物取代。虽然这些谷类作物对于非洲以及其它发展中国家的农民来说至关重要,但是它们目前受到的关注却太少。目前我们较感兴趣的研究作物就是以下三种：tef,finger millet,和 highland rice。因为对其研究所知甚少，其研究潜力和价值将远高于小麦，低地水稻等较为热门的物种。我们研究的目的主要是它们的遗传多样性，特别是其和非生物/生物胁迫耐受相关的特性。这个项目的一部分同时也是向发展中国家的实验室普及分子生物学技术。

　　4.植物对复杂疾病耐受特性的快速进化

　　植物被病毒入侵后，它们的许多抗病基因可以立即激活相关的信号通路来对病毒进行抵御。与脊椎动物的免疫球蛋白和组织相容性基因那样，植物的这些抗病基因是及其复杂并且不稳定的。我们大力研究的玉米Rp1就是其中之一的抗病基因。通过将Rp1测序(约650多kb)后，我们目前正在深入研究其相关的基因表达，基因功能以及这整个抗病基因复合物的进化机制。同时，我们也尝试着从玉米和高粱中分离其它抗病基因，这不但能对Rp1复合物的研究提供良好的对照，同时在作物改良中也将十分有用。

　　5.生物乙醇生产模型、机制和宏基因组学

　　植物能通过光合作用高效的将光能转化为可利用的能源。大多数为人们利用的能源（煤炭、石油、柴火等）是通过古代或当前的植物进行光合作用得到的产物衍生而来。尽管多数生物质燃料的使用目前是碳平衡或碳负数的（也即，燃料燃烧释放到环境中的碳与燃料贮存的碳相当或更多）。然而多年生纤维素质的草本植物例如Switchgrass（象草）的在碳固定方面的转化效率至少高出七倍以上，且大部分由植物的非收获部分的根和根系获得。因此，我们参与的几个旨在改善木素纤维酒精生产效率的合作项目，比起目前的化石能源项目更经济有效。

　　我们的已经完成的研究分为三块。第一是对谷子的研究，谷子是中国北方和蒙古一种重要粮食作物，用来作为Switchgrass（象草）和其他多年生草本植物的模本植物。我们的基因组测序和注释方面的工作通过与联合基因组研究所（DOE）合作来完成。同时我们也和其他团体合作来完善转录，遗传图谱和其他物种遗传/基因组学工具包组件的工作。第二是从Switchgrass（象草）和谷子中来克隆和鉴定与品质和生物量相关的基因。第三，运用多层次基因组分析方法对Switchgrass（象草）根际微生物组成进行分析，来找到能维持和提升此作物高质量和产量性状的微生物。