1、大豆优异等位基因挖掘与利用
利用遗传作图群体定位主效基因/QTL：
运用不同类型的大豆遗传作图群体，包括低世代（F2、F2:3）分离群体、高世代重组自交系（RIL）群体和近等基因系（NIL）群体，结合计算机作图软件，构建了多张较高密度的大豆分子连锁图谱，定位了一大批与大豆重要经济和农艺性状（包含种子蛋白含量、油脂含量、株高、主茎节数、多粒荚、大粒、株荚数、株粒重、分枝数、底荚高度、株高、生育期、叶形、耐旱等）相关的主效基因/QTL，开发了一批有实用价值的分子标记（大粒、高油等位点标记），并用于大豆辅助选择和多基因聚合育种。
利用自然群体和GWAS法检测优异等位变异：
我们对809份栽培大豆自然群体进行两年多点表型鉴定，通过与本单位田志喜课题组合作，在深度重测序基础上，运用全基因组关联分析（GWAS）方法进行全基因组扫描，共检测到38个形态学、产量、生育期等相关性状的94个显著关联位点（包含8个已知位点和86个未知新位点），初步解析了这些位点的遗传调控网络。分析发现，多数性状(约63 %) 均由多个显著关联位点共同调控，而单个已知关键位点可以调控多个不同性状，例如Dt1同时影响到茎形状、茎生长习性、茎节数、茎节密度、分枝密度、茎荚密度、单株总粒数、株高及倒伏性；Ln同时影响了叶形、叶长、叶宽、叶面积、四粒荚数及四粒荚比率等。相关结果发表于Genome Biology(2017)。
我们已将控制高四粒荚比率的优异等位变异ln-C导入不含该变异的国审大豆品种中黄13和科豆1号等，快速选育出7份四粒荚比例和产量都有明显提高的高产新品系（种）。籽粒体积位点SWn和株型/产量相关的多效位点Dt1的分子设计育种正在进行中。
2、大豆高产育种理论与技术方法的研究
大豆能否像小麦和水稻那样利用半矮秆基因的理想株型(“绿色革命”)或雄性不育基因的杂种优势而实现产量突破？在大豆杂种优势难于实践利用的情况下，不妨从适合密植的理想株型和高光效高转化率两方面寻找突破口，前者我们着力开展短节间、结荚密的主茎结荚型或少分枝紧凑型的分子设计育种研究，后者从丰富的资源材料中检测筛选目标材料入手开展高光效生理生态育种，二者紧密结合、相辅相成，创制产量突破甚至颠覆型新材料和新品种。
基于基因重组和基因突变原理，通过有性杂交/复合杂交育种、回交育种、诱变育种及基因组选择育种等，将不同亲本的高产基因/位点和诱发突变或自然突变的高产位点聚合到同一后代个体，筛选产量突出的后代基因型，进而选育高产或超高产新品种。