La complessità dei sistemi vegetali e delle loro interazioni con l’ambiente ed i microrganismi viene esplorata in modo multidisciplinare utilizzando tecniche di biologia molecolare, fisiologia, biochimica, metabolomica e biotecnologia. Attraverso lo studio dell’espressione genica di sistemi vegetali e microbici modello e di interesse agrario sono poi studiate le basi genetiche dei loro meccanismi molecolari di differenziamento, sviluppo ed interazione, nonché del loro metabolismo primario e secondario. Gli studi di funzione genica sono finalizzati all’aumento della conoscenza di base, al miglioramento genetico dei tratti agroalimentari e alla caratterizzazione delle risorse genetiche (con particolare riguardo alla biodiversità delle colture locali, delle comunità microbiche del suolo e della rizosfera, soprattutto in un contesto di agricoltura biologica ed ecosostenibile). Tali ricerche sono integrate da analisi bioinformatiche e statistiche che permettono l’identificazione dei geni e delle vie metaboliche che regolano i tratti fenotipici d’interesse in piante, funghi e batteri.
Le ricerche di biochimica e fisiologia vegetale riguardano gli aspetti biofisici e biochimici delle reazioni fotosintetiche e dei marcatori dello stress ossidativo in condizioni naturali o di stress abiotico. Inoltre, si studiano gli effetti dei materiali nanostrutturati sulla resa fotosintetica per il miglioramento e l’ottimizzazione della produzione vegetale.