作物基因与分子设计中心面向国家战略需求和世界农业科技前沿，围绕水稻、小麦、玉米、大豆等主要粮食作物，发掘重大育种利用价值基因，解析作物重要农艺性状形成及其环境韧性的分子机理与调控网络，创新分子育种前沿理论与关键技术；重点布局作物功能基因组、重要性状形成与演变、优异基因资源挖掘与创制、品种智能设计等学科方向；建立生物技术与大数据人工智能算法模型有机融合的现代育种技术体系，培养一批农业领域高级专业人才，支撑作物分子设计，打造国际一流的生物育种创新平台。中心现有科研人员85人，其中正高级67人，副高级18人，分设6个创新团队，15个创新研究组和3个支撑平台。近年来，承担国家重点研发计划、农业领域重大科技项目、国家自然科学基金以及国际合作等项目180余项，授权专利240余项，在Cell、Science、Nature、Cell Research、Nature Plants、Nature Communications、Plant Cell、Molecular Plant、PNAS等国际重要期刊上发表论文690余篇，挖掘了一批作物产量形成重大调控基因。水稻OsDREB1C、D53、BRD3、自私基因qHMS7等高光效、杂种优势利用基因；小麦Ms2、Rht8，玉米ZmKW10、ZmVPS29，大豆GmCRY1、GmPRR3等产量、育性、株型控制基因。培育出京粳2号、中农粳11、春两优华占等多个优良品种。