作物遺傳與分子育種專業(yè)以鄧興旺教授為學(xué)科帶頭人，整合北大優(yōu)勢學(xué)科資源，從最初的分子生物學(xué)方向，到現(xiàn)在增加了作物基因組學(xué)、作物基因資源等研究方向，并于2019年6月取得了生物技術(shù)二級學(xué)科獨立招生授權(quán)。該學(xué)科現(xiàn)有博士研究生導(dǎo)師8人，其中美國科學(xué)院院士1人，國家杰出青年基金獲得者1位，博雅青年學(xué)者3人。

　　分子生物學(xué)方向：主要探究植物光形態(tài)建成的分子機(jī)理、植物非編碼RNA的功能與機(jī)制、植物雜種優(yōu)勢的分子機(jī)理以及系統(tǒng)性作物分子設(shè)計育種。

　　表觀遺傳學(xué)分向：主要研究植物表觀修飾和染色體高級結(jié)構(gòu)對基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控機(jī)制，同時解析溫度與日照長度變化等環(huán)境信號調(diào)控植物開花時間的分子與表觀遺傳機(jī)理。

　　合成生物學(xué)方向：以合成生物學(xué)為研究手段，開發(fā)合成生物學(xué)工具和功能性元件，并對復(fù)雜生物系統(tǒng)和復(fù)雜通路進(jìn)行工程化重構(gòu)，同時探索表冠遺傳效應(yīng)因子在合成生物領(lǐng)域的應(yīng)用。

　　結(jié)構(gòu)生物學(xué)方向：主要運用兩種高分辨率的結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究手段—X射線晶體學(xué)和單顆粒分析冷凍電鏡技術(shù)，結(jié)合不同的生物化學(xué)方法，對植物生命活動中的特有現(xiàn)象（比如植物對光的感應(yīng)和利用、春化作用和開花等），進(jìn)行具體的分子機(jī)制研究。