ฝ่ายเครื่องมือและวิจัยทางวิทยาศาสตร์ ดำเนินการวิจัยครอบคลุม 2 ด้านหลัก คือ

1. การวิจัยด้านเทคโนโลยีชีวภาพทางการเกษตรและอาหาร (Agriculture and Food Biotechnology)

1.1 งานด้านเพาะเลี้ยงเนื่อเยื่อพืช มุ่งเน้นการผลิตต้นพืชและพัฒนาเทคนิคที่เกี่ยวข้องกับการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อเพื่อการปรับปรุงพันธุ์พืชที่มีคุณค่าทางเศรษฐกิจ ด้วยเทคนิคการรวมโปรโตพลาสต์ การตัดต่อและถ่ายยีน การผลิตพืชแฮพพลอยด์ และเทคนิคการผลิตพืชปลอดไวรัส โดยมี เครื่องมือหลักที่สำคัญได้แก่ เครื่อง ยิงดีเอ็นเอสู่เซลล์และเนื้อเยื่อ (Biolistic gun) และเครื่องถ่ายยีนและหลอมรวมโปรโตพลาสต์ด้วยกระแสไฟฟ้า (Electroporation/Electrofusion ) นอกจากนี้ยังมีการเก็บรวบรวมพันธุ์พืชในสภาพปลอดเชื้ออีกด้วย

1.2 งานด้านอณูชีววิทยา ทำการศึกษาพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตโดยการพัฒนาเครื่องหมายดีเอ็นเอ ซึ่งจะเป็นประโยชน์ต่อการคัดเลือกพันธุ์พืชเป้าหมายได้รวดเร็วและแม่นยำ

1.3 งานด้านสารพิษ ทำการศึกษาความปลอดภัยอาหาร โดยเน้นการศึกษาการปนเปื้อนสารพิษเชื้อราในวัตถุดิบการเกษตรและผลิตภัณฑ์อาหาร และ พัฒนาวิธีการตรวจสอบสารตัวอย่างทางการเกษตรและและอาหาร เช่น การพัฒนาและผลิตอิมมูโนแอฟฟินิตีคอลัมน์ (Immunoaffinity column) และวัสดุอ้างอิงมาตรฐานสำหรับการตรวจสอบสารพิษเชื้อราชนิดต่างๆ

1.4 งานด้านเคมีและชีวเคมี ทำการศึกษาพืชสมุนไพรและสารสกัดสมุนไพร

1.5 งานด้านการศึกษาความหลากหลายทางชีวภาพและการอนุรักษ์พันธุ์พืช โดยใช้เทคนิคกล้องจุลทรรศน์และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

2. การวิจัยด้านด้านสิ่งแวดล้อมและพลังงานชีวภาพ (Environmental Sciences and Bioenergy)

2.1 งานด้านสิ่งแวดล้อมได้แก่ การศึกษาโลหะหนักในสิ่งมีชีวิตและสภาพแวดล้อม การศึกษาความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่น ( oxidative stress) ในสิ่งมีชีวิตประเภทต่าง ๆ การบำบัดสารอินทรีย์และสารพิษในสิ่งแวดล้อม และการพัฒนาวิธีการตรวจสอบสารตัวอย่างทางสิ่งแวดล้อม

2.2 งานด้านพลังงานชีวภาพ ได้แก่ การผลิตก๊าซชีวภาพและก๊าซไฮโดรเจน