Die Züchtungsforschung mit Hilfe molekularbiologischer Methoden soll die Entwicklung neuer leistungsfähiger Sorten bei Gemüse, Zierpflanzen sowie Arznei- und Gewürzpflanzen unterstützen und beschleunigen. Das Institut entwickelt daher molekulare und zytogenetische Methoden für die gartenbauliche Züchtungsforschung und wendet diese an.

Bei gartenbaulichen Kulturpflanzen werden hohe Anforderungen an die Produktqualität sowie die Resistenz- und Ertragseigenschaften gestellt. Daher ist die schnellere und gezieltere züchterische Kombination der beteiligten Gene das Hauptziel bei der Schaffung neuer Ausgangsgenotypen für die Sortenzüchtung. Unter Einbeziehung von molekularen Markern (markergestützte Selektion) werden im Arbeitsbereich „Molekulare Marker und Genomanalyse“ eine effizientere Bewertung von genetischen Ressourcen und damit eine verbesserte Selektion von züchterisch relevantem Basismaterial erreicht.

Hierzu werden sowohl etablierte als auch innovative Methoden der pflanzlichen molekularen Züchtungsforschung kombiniert. Für die verschiedenen Kulturarten können unterschiedliche Markertechniken zum Einsatz kommen. Um quantitativ vererbte Merkmale zu identifizieren, setzt das Institut QTL-Analysen und genetische Assoziationsstudien ein. Neben der genomweiten genetischen Kartierung von Zielgenen finden zunehmend auch Kandidatengen-Ansätze zur Entwicklung funktioneller Marker ihre Anwendung. Diese beruhen auf neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen aus den Bereichen der Phytopathologie, Resistenzforschung, Metabolom-Analytik, Biochemie und Pflanzenphysiologie.

Molekular-zytogenetische Fragestellungen werden vor allem vor dem Hintergrund interspezifischer Kreuzungen bearbeitet. FISH-Techniken (fluorescent in situ hybridization) und GISH-Analysen (genomic in situ hybridization) werden etabliert und zielführend angewendet.

Ein spezieller Schwerpunkt ist die Erforschung von Mechanismen der Zentromer-vermittelten uniparentalen Genom-Eliminierung. Hier wird das Zentromer der Chromosomen gezielt beeinträchtigt, sodass nachfolgend die Zellteilung während der Samenbildung gestört und ein Elterngenom entfernt wird. Diese Methode würde eine völlig neue Dimension der Entwicklung von doppelt-haploiden und damit reinerbigen Elternlinien darstellen. Reinerbige Elternlinien sind von großer Bedeutung für die Züchtung und Züchtungsforschung. Deren konventionelle Produktion nimmt oftmals Jahre in Anspruch.