实验室主要围绕以下三个大的研究方向开展工作：

1、特色生物资源的保护与利用

重点开展以微生物和农作物种质资源为代表的具有重要经济和研究价值的生物资源的收集、保存及评价，完善特色生物种质资源库，开发评价和挖掘新技术。开展农作物高产、优质、抗旱、抗寒、植物营养和水分高效利用，适应性等重要特性的评价、种质资源创新和新型生物制品研究。研究以农田系统为主的作物—生物物种互作机制和效应，为生物资源的高效利用提供理论和材料基础，为提高化学肥料和化学农药的利用效率，降低使用量提供作物种质资源和新技术开发提供基础。发掘有重要经济价值的天然活性产物，揭示其生物合成及调控机制，探讨具有潜在应用价值的天然产物的高效合成方法，研究类天然产物的设计及结构与功能的关系，为资源深度利用、开发环境友好型新农药和肥料，创新药物提供材料和技术支撑。

2、重要生物类群的系统演化与适应

以云南及周边地区丰富而特有的脊椎动物、昆虫和微生物类群为研究对象，利用多基因分子标记和基因组水平的谱系分析方法，揭示重要生物类群的起源和演变过程。在了解系统演化历史的基础上，选择其中一些极端和特殊环境下的代表生物，瞄准生物适应中的一些关键环节（如饥饿、缺氧、低温、宿主侵染和防御反应等），采用比较基因组学和蛋白组学等技术，研究生物适应的分子机制，从而探讨生物多样性演变与维持的动因与基本规律。

3、关键区域的生态功能与生态建设

以云南重要生态功能区为对象，探索发展高原特色农业的生态优势，发掘优势特色作物，构建特色种植技术，使特色作物资源和特色生态资源能够实现高度契合。以云南的生态敏感区为对象，研究生物群落的结构、生物多样性的维持机制及空间格局，揭示生态系统在维护区域生态健康、流域水环境质量的生态安全屏障功能；阐明不同群落及生态结构对污染和退化环境修复的关键生态过程、农田生态系统中生物多样性维护与经济生产的优化机理；探索利用生物多样性控制病虫害、高效利用水肥资源、防控农田面源污染的综合理论和方法，构建云南农业可持续发展的体系。