Für die Erreichung von mindestens sieben der 17 nachhaltigen Entwicklungsziele der Vereinten Nationen ist die Züchtung widerstandsfähiger, hoch ertragreicher und hochwertiger Kulturpflanzen unerlässlich. Die Abteilung Züchtungsforschung erarbeitet Erkenntnisse und innovative Ansätze, um die Kulturpflanzenvielfalt für künftige Züchtungsaufgaben möglichst umfassend zu erschließen. Dabei wird entlang der Verfahrenskette eines Zuchtgangs geforscht: von der Schaffung genetischer Variation über die Fixierung von Sorteneltern und die Auswahl überlegener Genotypen bis hin zur Erhaltungszüchtung. Der Schwerpunkt liegt auf den wichtigsten Getreidearten und Leguminosen, aber auch auf Modellarten. 

Die Abteilung integriert Züchtungsinformatik, Genomanalyse und Chromosomenbiologie über sechs Forschungsgruppen (Quantitative Genetik, Bioinformatik und Informationstechnologie, Chromosomenstruktur und -funktion, Kinetochor-Biologie, Biotrophie und Immunabwehr sowie Pflanzliche Baupläne) und eine Perspektivgruppe (Agroökologische Züchtung).

Die Forschungsgruppen der Abteilung Züchtungsforschung sind in drei eng miteinander verbundenen Forschungsprogrammen organisiert: Züchtungsinformatik, Genomanalyse und Chromosomenbiologie. Mithilfe der rasanten Fortschritte in der Omik-Technologie entwickeln die Forscher der Abteilung Züchtungsforschung Datenökosysteme, um große Datenmengen für die Vorhersage der Leistung wichtiger landwirtschaftlicher Merkmale und die Aufklärung ihrer genetischen Architektur zu nutzen. Dazu gehört die Identifizierung, Validierung und Analyse von Kandidatengenen für wichtige Merkmale wie Ährchenwachstum und -entwicklung sowie Krankheitsresistenz. In tiefgreifenden Studien werden neben genetischen auch epigenetische Komponenten untersucht, die für die Regulierung der Chromosomen-Segregation, die Manipulation der Rekombination und die Fixierung der genetischen Variation durch Haploidisierung relevant sind.