現代農業省實驗室聚焦全球產業前沿、核心技術與重大科學問題，圍繞主糧、油料作物及經濟作物育種4.0（精準設計育種）的中心目標，在前沿基礎研究、應用基礎研究、產業技術研究、產業化產品方面開展全鏈條研究。目前，已組建七大公共科研服務平臺，建成7.1萬平方米研發及配套設施、2萬平方米鳳棲研發中心、1200余畝試驗基地、5000平方米智能溫室、64間人工氣候室、16間組培室，配備冷凍電鏡、全套質譜分析系統、共聚焦顯微鏡等先進儀器設備5000余臺（套）。聚焦國家重大需求以及關鍵卡脖子技術進行前沿技術開發，特別是在冷凍電鏡解構微觀結構領域方面，團隊自主研制乙酸等代謝物定型定量分析方法，以及開發原位冷凍制樣機等。

現代農業省實驗室高度重視高層次人才引育，通過“全職引進”“柔性引進”“雙聘聯動”等方式，引進、整合一大批國內外現代農業人才，構建起“院士領銜，長江學者、國家杰青為兩翼，中青年骨干為支撐”的雁陣人才梯隊。實驗室擁有各類人員868人，其中院士2人、國家級人才16人、省級人才26人，組建44個獨立課題組。2024年12月被批準注冊為國家自然科學基金依托單位，依托北京大學現代農業研究院參與共建小麥育種全國重點實驗室，獲批博士后科研工作站，建設山東省農業生物技術國際聯合實驗室、山東省作物精準分子設計育種重點實驗室等高水平平臺。同時，注重加強與高校、科研機構深度合作，已與北京大學、西北農林科技大學等國內外高校聯合培養博士后29名、博士49名，為農業科技創新儲備新生力量。

目前，現代農業省實驗室在打造農業科技創新核心策源地方面已取得顯著成效，為賦能打造鄉村振興齊魯樣板提供了堅實支撐。已獲批省級及以上科研項目72項，累計發表高水平論文405篇，其中參與合作研究成果在Cell、Nature、Science三大頂刊發表論文13篇，2024年9月首篇以現代農業省實驗室為第一完成單位的CNS正刊文章發表在Cell上。申請國內外發明專利114項，獲得授權國外發明專利6項、國內發明專利53項。申請植物新品種權40個，26個主糧送審品種，已審定小麥品種2個。2023-2024年，累計完成16項成果實現許可/轉讓。標志性成果介紹如下：

1. 生物基因組研究。2024年7月，構建全球首個西瓜屬超級泛基因組圖譜，涵蓋7個物種28份材料、32513個基因家族，基于此育成的7個西瓜新品種在全國25個省（市、區）示范推廣，成果入選“2024年度中國植物科學重要進展”；2025年2月，構建全球首個葡萄屬超級泛基因組圖譜，涵蓋11份材料，并育成抗病葡萄新品種“紫秀一號”，開發“北大紅”葡萄酒品牌，形成全鏈條創新體系；2025年4月，與小麥育種全國重點實驗室合作發表六倍體小麥端粒到端粒完整基因組圖譜，為小麥研究及糧食安全提供重要支撐。以上成果均發表于國際高水平期刊《自然—遺傳學》。