1．植物分子生理学与功能基因组学研究
　　围绕我国重要作物如水稻、大麦等的抗逆与营养分子生理及其功能基因组开展研究。内容包括：（1）水稻养分水分高效吸收利用生理机理的分子背景、相关基因克隆、功能及表达调控研究；（2）低磷（P）、低硝态氮（NO3-）等胁迫诱导水稻根系生长发育相关基因克隆及表达调控机理；（3）水分、养分胁迫诱导水稻根系构型变化基因型差异的生理机制与植株水分、养分吸收的关系以及水稻根系构型变化的二维和三维参数定量描述系统的建立；（4）稻米淀粉合成相关基因的克隆与分子调节；（5）大麦和水稻抗冻蛋白基因和铝诱导细胞凋亡基因及其凋亡抑制基因的克隆与开发应用等。研究目标：在作物抗逆、营养、发育等研究领域获得一批具有我国自主知识产权的功能基因，为发展养分水分高效利用的水稻生产体系和抗逆作物生产体系提供科学依据与有用基因，并最终为实现水稻旱种这一重大国家粮食生产体系创新工程提供品种培育的理论基础与有用基因资源。同时建立现代生物技术遗传育种体系，加速我国优质高产作物新品种的培育，促进国家和我省农业的可持续发展。
2、动物保护遗传学与功能基因组学研究
　　围绕国家和我省濒危动物遗传保护和水产动物免疫保护开展研究。内容包括：（1）濒危物种的濒危机制、生殖生物学理论、生殖调控基因和濒危的遗传学过程；（2）濒危动物的种群、遗传结构及其与环境、生存力、疾病之间的关系，家族遗传疾病相关基因的克隆和功能鉴定；（3）水产动物的分子与细胞免疫保护机制，重要免疫抗病基因和细胞因子的分离鉴定及其生物学功能研究；（4）水产养殖新品种的雌核发育、细胞与基因工程育种以及胚胎工程改良等。研究目标：揭示我国濒危动物的种群和遗传结构，保护生物多样性，维持自然生态平衡，为政府制定物种保护策略和计划提供科学依据，创建鱼类等水产动物分子免疫学理论体系和疾病免疫防治技术体系，保障水产食品和养殖环境安全，培育新品种。
3、干细胞生物学与细胞工程
　　围绕干细胞生长、分化与发育的细胞与分子调控机制和干细胞组织工程与移植治疗等应用为目标开展研究。内容包括：（1）干细胞体外生长调控技术；（2）干细胞体外定向分化肝脏、心肌、神经、造血和胰岛等细胞技术及分化机制；（3）骨髓等造血干细胞和间充质干细胞的体外扩增、跨越分化技术、机制以及临床应用研究。研究目标：建立干细胞体外生长与分化的技术体系，探索干细胞生长、分化与发育的细胞与分子机制，为干细胞临床应用研究打下基础。
4、细胞与基因工程药物的研制开发与产业化
　　围绕浙江省建设生物医药大省的发展目标，重点在细胞与基因工程领域开展新药（生物制剂）的研制开发。内容包括：（1）微生物药物资源研究开发，国家一类新药乌灵胶囊的产业化；我国有毒大型真菌（毒蕈）毒素资源开发利用；抗多重强力耐药的革蓝氏阳性致病菌新型抗生素开发；（2）细胞与基因工程药物研制，胰岛素和胸腺肽等的转肽合成技术及其分子结构控制；家蚕生物反应器高效表达药用蛋白技术平台建立；（3）微生物生物质能源开发研究，高效利用纤维素和大幅度提高酵母糖醇转化率的燃料乙醇关键技术研究；（4）生物农药研究开发，生物除草剂、真菌杀虫剂、水产动物免疫抗病因子开发应用。研究目标：研究开发出若干针对人类重大疾病如肿瘤、糖尿病等的新型药物并实现其产业化；研制开发出若干针对经济作物和养殖动物病害防治的天然药物、生物农药，并实现产业化生产与应用，减少抗生素、化学农药等有害药物的使用，保障食品和环境安全。