Лаборатория физиологии растений  организована  в  1927  году,  где под  руководством  Н.Л.  Удольской изучалась засухоустойчивость и отзывчивость  сортов  яровой  пшеницы  на минеральные  удобрения.

С 1933 по 1944 гг. И.С. Балашов вместе с селекционерами изучал стадийность развития озимой и яровой пшеницы, рациональное планирование сроков и способов уборки. Проведены исследования по дозреванию сортов Годеиформе, Цезиум и Мильтурум в снопах. Проанализирован вред осенних заморозков, установлена роль ранних сроков посева и различная способность сортов противостоять им. Доказана возможность сокращения сроков сортоиспытания путем проведения посевов в различные сроки. Изучена биология сортов при резко различных условиях внешней среды. Проведены опыты по яровизации яровой пшеницы и пшенично-пырейных форм.

Начиная с 1948 г., сотрудниками Балашовым И.С. и Филимоновой Т.Г. под руководством профессора, доктора биологических наук Гешеле Э.Э., изучались влияние сроков уборки на урожайность и посевные качества семян. Выявлены особенности роста и развития озимой пшеницы при различных способах посева. Изучено влияние на всхожесть прогревания семян перед посевом и сушка зерна. Проведены опыты по заражению растений твердой пшеницы фузариозом. Проанализировано стадийное развитие “переделок яровой пшеницы в озимую”.

В 1968 г. была организована группа, а в 1970 г. лаборатория физиологии и биохимии растений. Данную лабораторию до 1979 г. возглавляла О.И. Гамзикова, затем Л.Г.Гудинова, с 1985 года –Г.Я. Козлова. В этот период проводились комплексные исследования селекционного материала по признакам устойчивости к засухе, впервые на научной основе определялось влияние засухи на развитие и активность корневой системы пшеницы и ячменя, а также оценка качества зерна и зеленой массы кормовых культур. Уточнен экспресс-метод ранней диагностики засухоустойчивости и жаростойкости растений по интенсивности прорастания семян.

Для условий лесостепи Омской области разработаны дозы и способы обработки посевов препаратом ССС, что обеспечивало повышение устойчивости зерновых культур к полеганию и к засухе.

Изучено влияние сеникации на ускорение созревания зерна пшеницы и кукурузы, применение которой позволило сократить созревание зерна на 5-6 суток без снижения его качества.

Проводилась оценка селекционных образцов зерновых и кормовых культур на содержание протеина и незаменимых аминокислот для выделения форм с повышенным содержанием протеина, сбалансированных по аминокислотному составу, которые затем использовались при создании новых сортов. Оценка проводилась с использованием методов гибридизации, беккроссной селекции, экспериментального мутагенеза. Изучалось влияние сельскохозяйственных растений, действия гербицидов, агротехнических приемов и микроэлементов на ферментативную активность почв и ее плодородие.

Начатые в 1976 г. О.И. Гамзиковой, Л.Г., Гудиновой и Г.П. Антиповой широкие исследования по проблеме физиолого-биохимических и генетических основ продуктивности пшеницы, были продолжены А.М. Лощининой под руководством заведующей лабораторией Г.Я. Козловой.

В 1979 г. В.М. Россеевым впервые начаты исследования по биотехнологии. Ему удалось разработать технологию получения растений-регенератов in vitro (патент на изобретение). Была установлена связь реакций клеточных систем на каллусогенной среде с устойчивостью генотипов к абиотическим факторам среды. На этой основе подготовлен метод, позволяющий оценивать генотипы зерновых культур на устойчивость к неблагоприятным абиотическим факторам среды и проводить отбор устойчивых форм из популяции. Впервые путем отбора in vitro создан скороспелый сорт ячменя омский 96.

Разработка в 1998-1999 годы, а впоследствии и реализация комплексной научно-производственной программы «Пивоваренный ячмень» (Г.Я. Козлова) показала, что в пределах  Омской области возможно производство ячменя, который в состоянии удовлетворять нужды крупяной,  комбикормовой и пивоваренной промышленности. В 2013 г. данная программа получила продолжение и была направлена на производство товарного пивоваренного ячменя на Российской территории и последующего экспорта в КНР и страны Шанхайской организации сотрудничества (ШОС) в целях развития совместных исследований в сфере агропромышленного комплекса между государствами-членами ШОС.

С 2009 по 2019 гг. в состав лаборатории входили сотрудники бывшей лаборатории генетики и цитологии растений. Лаборатория получила название – генетики, биохимии и физиологии растений. В этот период Жарковым Н.А.  продолжены цитогенетические исследования межвидовых гибридов T. aestivum х T. Durum Desf. Выделенные высокопродуктивные линии переданы для дальнейших испытаний в селекционные лаборатории. Проведена идентификация нового мейотического гена стимулятора конъюгации хромосом у Triticum aestivum L.

В 2010 и 2011 гг. заведовала лабораторией генетики, биохимии и физиологии растений Акимова О.В. Ольга Владимировна изучала динамику формирования продуктивности и качества зерна голозерных и пленчатых сортов овса в зависимости от развития их ассимиляционной поверхности.

С 2013 г. на должность заведующей лаборатории назначена Юсова О.А. Научная деятельность лаборатории в настоящее время направлена на получение научных результатов, соответствующих приоритетным направлениям развития науки Российской Федерации: комплексная оценка нового селекционного материала в селекционных питомниках зернобобовых и зернофуражных культур, а также многолетних трав по продуктивности, качеству зерна и зеленой массы;

Итогом исследований является выделение высокоурожайных сортообразцов и линий сельскохозяйственных культур с повышенным качеством зерна и зеленой массы для  условий южной лесостепи Западной Сибири с целью дальнейших селекционных исследований и передачи на  ГСИ.

На базе лаборатории защищено 10 кандидатских диссертаций, опубликовано более 1000 работ. Сотрудники лаборатории являются соавторами более 50 новых сортов