以提高粮食作物单产、改善品质和提高抗逆性为重点，创制了一大批优异育种材料，培育了系列突破性品种，集成了配套耕作栽培技术，推动实现了农作物杂交化、优质化的重大跨越，实现5～6次新品种大规模更新换代，推广了杂交稻、优质高产小麦、杂交玉米等一批突破性优良新品种，为实现粮食产量持续增长和口粮绝对安全提供了品种支撑和技术保障。
       一、水稻育种技术创新和新品种培育
       突破了籼型杂交水稻育种技术难题，实现了“三系”配套成功，平均增产20%以上，实现了继水稻半矮化育种之后的又一次重大突破。挖掘出配合力高、米质好、制种产量高的印水型不育系，配制的印水型杂交稻组合年推广面积占我国杂交水稻种植总面积的1/4。应用常规育种与分子技术相结合、研创了稻米品质高效鉴定技术平台，创制了一系列优质、抗病、配合高的新种质。谋划并牵头实施了农业部超级稻育种专项等重大项目，创建了以提高水稻生育后期光合功能为目标的后期功能型超级杂交稻育种技术体系，提升了超级稻育种技术和效率，初步解决了优质与高产、优质与抗病的矛盾，育成了“国稻”系列、“中浙优”系列、“中嘉早”等系列优质超级稻新品种，实现了水稻品种选育产量与品质双提升的突破，有力支撑了新一轮水稻品种的更新换代，促进了水稻产业转型升级。
       二、小麦种质资源发掘、高效育种方法创建与新品种培育
       全面系统开展小麦种质资源收集保存、评价与创新利用，已收集到国内外小麦资源4.9万份，资源拥有量和影响力居国际前三位。首创矮败小麦高效育种技术体系，解决了小麦大规模开展轮回选择的难题，为提高育种效率提供新方法。创建以面条为代表的中国小麦品种品质评价体系，为我国品质育种提供关键技术。创立小麦远缘杂交新技术体系，破解了小麦与冰草属间杂交及其改良小麦的国际难题，驱动了育种技术与品种培育新发展。育成“北京8号”、“北京10”号、“丰抗系列”、“中麦175”、“轮选987”等一批优质高产小麦品种。育种技术的突破和优质麦品种的育成，结束了小麦单产长期徘徊的局面，实现了大面积示范亩产800公斤以上，为小麦单产再上台阶、实现高产优质抗逆奠定了科学基础。
       三、玉米种质引进创新与新品种培育
       系统开展了玉米种质资源的引进、改良和利用工作，在国内率先开展玉米群体改良，育成了一批优异新品种，同时构建了玉米冠层协调优化理论体系，创新了关键技术，集成了高产高效技术模式。鉴定构建多个在玉米育种中广泛应用的自交系，培育的白单4号、中单2号、中单9409、中单808和中单909等中单系列品种，推广面积达4754.9万公顷，累计增产213.97亿公斤。其中丰产、多抗和广适的中单2号，累计推广3533万公顷；中单808已经成为我国西南平坝地区推广时间最长面积最大的玉米品种；2011育成的中单909，实现了耐密抗逆高产的统一，年推广面积超过70万公顷，为目前我国的十大玉米品种之一。
       四、马铃薯种质资源研究与新品种培育
       收集、保存并系统评价了2228份马铃薯种质资源，建立了高效早熟育种技术体系，育成中薯系列7个早熟优质多抗新品种，全国累计推广面积7868万亩。其中，中薯3号和中薯5号已经成为国内适应性最广、种植面积最大的2个早熟品种，也是近10个省份的主栽品种。
       五、作物高效栽培重大技术
       针对水稻、小麦、玉米等主要农作物高产优质与资源高效的多重需求，开展作物高产优质与资源高效的生理生态共性理论创新和耕作栽培重大关键技术研发，进行大面积的耕作栽培模式集成与示范推广。明确了主要农作物生长发育、产量与品质形成、光温水肥等资源利用之特征及其对环境变化的响应，阐明了高产超高产、优质丰产、高产高效协同等的主控过程及其机理，揭示了作物源库、群体个体、冠层耕层的协调机制和耕作栽培调控途径。研发了叶龄指标促控法等定量化栽培、高产超高产机械化栽培、丰产优质机械轻简化栽培等关键技术，研制了抗倒抗逆的高效化控、保护性耕作等重要产品和设备，集成了适宜于作物主产区的高产超高产、丰产优质和高高效协同等耕作栽培新模式，并进行了大面积的示范推广，资源利用效率显著提高，社会、经济和生态综合效益显著。