特異な化学構造と生物活性を示す天然有機化合物の生物有機化学的研究：新しい有機合成反応・合成方法論の開発、天然有機化合物の全合成研究と生物機能の解析・制御に関する研究。

植物・微生物などが生産する生理活性物質の単離・構造解析・作用機構・生合成・受容体に関する研究。

生物現象を司る天然物の単離、構造決定、合成、作用機序に関する研究。蛍光プローブを用いた新たな標的分子の解析法の開発。

糖鎖高分子、生物機能高分子、生分解性高分子、植物由来高分子およびこれらを活用した医用高分子の設計、精密合成、機能発現に関する研究。生物的機能を有するバイオマテリアルの創出。

食と健康をキーワードとした基礎研究、特に生活習慣病に関連した内因性因子としての酸化ストレス、および外因性環境因子としての機能性食品に関する研究。

ピリドキサル酵素やフラビン酵素の構造機能相関。D-アミノ酸の生理作用と代謝関連酵素に関する研究。古細菌の脂質合成に関する研究。環境微生物からの有用遺伝子スクリーニング技術の開発。

抗体や酵素、あるいはそれらを利用した機能性脂質など、新規な生物機能分子を創製し、そのための生物反応プロセス、バイオインフォマティクスを利用した解析システムを構築することを目的とした生物工学的研究。

動物細胞機能調節や細胞内輸送、細胞外分泌に関わるアダプター蛋白質、酵素の構造やタンパク質間相互作用ネットワーク解析を中心にした生化学的・分子細胞生物学的および構造生物学的研究。

高等動植物における蛋白質、核酸や複合糖質の生合成と生体内での動態、および免疫，受精・発生、細胞増殖・分化などにおける作用機構の生化学・分子細胞生物学的研究。

哺乳類、酵母における細胞シグナル伝達機構の分子細胞生物学的解析に基づく医薬品を含む有用物質の開発を目的とする研究。

栄養素（主にタンパク質・アミノ酸）による酵素および遺伝子発現の制御機構。３次元培養による肝臓特異的遺伝子発現の制御機構に関する研究。肝臓の概日リズムのメカニズムと時間栄養学。分岐鎖アミノ酸の代謝と生理機能。プレバイオティクスによる体内代謝への影響。

水田生態系各部位に生息する生物群集の構造・特性と機能および生物間の相互作用に関する研究。

真核生物の情報伝達と遺伝子発現制御機構について、主としてカビを材料としてDNA、RNA、タンパク質、低分子化合物の面から解析している。

植物の栄養環境変化への順応過程ではたらく情報分子の生合成、輸送のしくみの分子レベルでの研究。

花・花粉・根などの植物器官の形成に働く遺伝子の機能や発現制御機構について、環境要因との関連も含めて分子遺伝学的・分子生物学的に研究している。

膜輸送システムと生体膜情報変換システムの分子構造・作動機構・細胞特異性および生理機能の研究。

光合成生物の代謝を支える分子機構に関する研究：クロロフィル生合成・窒素固定、概日リズム・ホルモン情報伝達を中核課題として、遺伝情報の進化と多様性、タンパク質の構造機能相関に着目した基盤研究と応用展開研究に取り組んでいる。

光合成生物におけるCO₂・NO₃¯の同化の制御機構を遺伝子・タンパク質レベルで研究し、その成果を生かしてラン藻を用いたバイオ燃料生産の研究を行っている。

高等植物における環境変化の感知と応答の分子機構について，重力屈性を中心 に分子遺伝学・細胞生物学・生理学的研究を行なっている。

高等植物の生長、分化における形質発現に関する生化学的・分子生物学的研究。

受精、発生、神経機能、免疫現象における細胞表面糖鎖が関与する細胞間相互作用と情報伝達に関する研究。

高等植物の成長・分化制御とその環境情報応答に関する研究。