緊緊圍繞我國園藝產(chǎn)業(yè)發(fā)展重大需求，以主要蔬菜、花卉作物等為研究對象，在細胞工程育種關(guān)鍵技術(shù)和優(yōu)異新品種選育方面進行重點突破和創(chuàng)新。重點開展植物體細胞和配子細胞培養(yǎng)高頻率再生及無性系變異、遠緣體細胞融合、細胞定向突變篩選、染色體工程誘導(dǎo)異源染色體易位及其快速識別等技術(shù)，及細胞工程育種技術(shù)新體系的建立等研究。通過技術(shù)突破，創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)、抗逆、抗病、高產(chǎn)的育種群體材料，培育在重要農(nóng)藝性狀上有突破性提高的新品種。開展作物細胞工程育種國內(nèi)外合作與交流，進行資源和技術(shù)引進、消化吸收與再創(chuàng)新，提高自主創(chuàng)新能力；培養(yǎng)作物細胞工程育種高級人才和創(chuàng)新團隊。
實驗室的機構(gòu)設(shè)置采用職能式組織方式，及理事會領(lǐng)導(dǎo)與學(xué)術(shù)委員會指導(dǎo)下的實驗室主任負責(zé)制。其領(lǐng)導(dǎo)下的四個研究室與一個行政辦公室按照各自的職能分別開展工作。其中理事會9人，學(xué)術(shù)委員會15人，四個技術(shù)團隊：分子細胞工程育種研究團隊、染色體工程育種研究團隊、細胞工程育種研究團隊和單倍體工程育種團隊。首席專家4人，主要學(xué)術(shù)帶頭人29人，科研工作人員87人。博士生導(dǎo)師21人，碩士生導(dǎo)師52人。有中國工程院院士1人，國家杰青2人、國家優(yōu)青1人，973計劃首席科學(xué)家1人、科技部“中青年科技領(lǐng)軍人才”、中組部青年拔尖人才、人才工程國家級人選等國家級高端人才10余人。
實驗室占地面積1214平米，已建成四個專業(yè)細胞工程實驗室：染色體工程實驗室、細胞工程實驗室、單倍體工程實驗室和分子細胞工程實驗室。配套PCR擴增儀、細胞融合儀、低密度芯片制作與基因芯片掃描分析系統(tǒng)等儀器設(shè)備176臺，總價值923萬元。
重點開展遠緣雜交、多倍體和非整倍體、誘導(dǎo)異源染色體易位及其快速識別等技術(shù)的研究；進行細胞培養(yǎng)技術(shù)研究，建立和優(yōu)化主要農(nóng)作物的細胞培養(yǎng)、體細胞雜交、原生質(zhì)體融合、轉(zhuǎn)基因技術(shù)和體細胞突變等技術(shù)體系；開展單倍體育種技術(shù)研究。開展分子細胞工程育種技術(shù)體系研究，探索將細胞工程育種技術(shù)與分子育種技術(shù)相結(jié)合，加速育種進程的選擇。以提高蔬菜花卉作物產(chǎn)品產(chǎn)量、抗性和品質(zhì)為目標，綜合利用上述技術(shù)加速品種培育速度，提高品種質(zhì)量。
實驗室研究方向設(shè)置染色體工程、細胞工程、單倍體工程和分子細胞工程四個研究室，其主要任務(wù)是：
染色體工程研究室。建立蕓薹屬類、茄科、葫蘆科蔬菜和百合科花卉的遠緣雜交技術(shù)；建立蕓薹屬類、茄科、葫蘆科蔬菜的高效染色體易位技術(shù)，獲得包含異源染色體片段的各種育種中間材料和品系；建立染色體原位雜交技術(shù)，闡明蕓薹屬和葫蘆科蔬菜染色體結(jié)構(gòu)與進化及異源染色體的傳遞規(guī)律；培育具有應(yīng)用價值的蔬菜花卉作物多倍體和非整倍體材料。
細胞工程研究室。建立白菜、甘藍、胡蘿卜、番茄、茄子、辣椒、黃瓜、百合、牡丹等作物細胞培養(yǎng)、原生質(zhì)體對稱與非對稱融合和體細胞突變技術(shù)，獲得具有不同優(yōu)異性狀的細胞融合材料；建立白菜、甘藍、胡蘿卜、番茄、茄子、辣椒、黃瓜、百合、月季、牡丹等作物的高頻離體再生體系和原生質(zhì)體轉(zhuǎn)基因技術(shù)；建立和優(yōu)化胡蘿卜體細胞胚胎發(fā)生及人工種子培養(yǎng)技術(shù)；優(yōu)化主要蔬菜、花卉組織培養(yǎng)快繁技術(shù)。
單倍體工程研究室。優(yōu)化白菜類、甘藍類作物、茄子小孢子培養(yǎng)技術(shù)，重點突破基因型限制；建立穩(wěn)定大量純合雙單倍體群體的甜（辣）椒花藥培養(yǎng)技術(shù)；在番茄小孢子培養(yǎng)技術(shù)上進行重點突破；建立穩(wěn)定、可規(guī)模化生產(chǎn)的瓜類作物未受精離體子房培養(yǎng)技術(shù)。
分子細胞工程研究室。將分子育種技術(shù)與細胞工程技術(shù)相結(jié)合，建立適于細胞工程育種的高通量基因型鑒定和后代篩選的分子育種體系；建立適于小孢子和大孢子培養(yǎng)的配套分子標記輔助篩選技術(shù)；建立利用分子標記消除十字花科、茄科蔬菜作物、百合、月季來源于野生資源的異源染色體連鎖累贅的技術(shù)；研究誘導(dǎo)異源染色體高效易位技術(shù)及其分子快速識別技術(shù)；探索加速育種進程的選擇策略。