Исследования молекулярно-генетического направления связаны с изучением механизмов синтеза и генетической организации бактерий - продуцентов биологически активных соединений ароматической природы – аминокислот, антибиотиков и пигментов. В плане этой тематики проводятся новые приоритетные разработки по созданию систем генетического анализа ризосферных бактерий, конструированию плазмидных векторов для клонирования генов в клетках данных организмов, изучению биохимических путей синтеза антибиотиков и антибиотикоподобных веществ микробного происхождения и получению сверхпродуцентов с помощью генетических и генно-инженерных подходов. С 1996 г. на базе кафедры начаты новые разработки по изучению мутагенного и генотоксического действия используемых в сельском хозяйстве гербицидов и пестицидов.

Исследовательская работа в НИЛ цитогенетики растений при кафедре ведется под руководством B.C. Анохиной и связана с разработкой методов гаметной селекции растений на устойчивость к биотическим и абиотическим стрессам, а также изучением генетических основ селекции зернобобовых культур и установлением роли различных генетических систем в формировании хозяйственно ценных признаков растений. В основе разрабатываемых проблем лежит почти 40-летний опыт работы лаборатории в области генетики и селекции растений. Результатом исследований в этом направлении явилось создание новых ценных для сельского хозяйства безалкалоидных форм люпина желтого, которые в настоящее время проходят испытания в производственных условиях. Изучен генетический контроль признака алкалоидности этой культуры и разработаны теоретические подходы получения новых ценных для сельского хозяйства форм. Создана генетическая коллекция двух видов люпина, которая может быть использована в качестве исходного материала для разного рода селекционных работ.