Enstitünün kuruluşundan beri ağırlıklı olarak çalışılan konuların başında bölgemizde önemli bir yeri olan ürünlerin ıslahı gelmektedir. Bölümümüzde Endüstri bitkileri, Serin ve sıcak iklim tahılları, Yemeklik baklagil, Çayır-mera ve yem bitkileri birimleri bulunmaktadır. Mısır, buğday, çeltik, nohut, kuru fasulye, soya fasulyesi, çayır mera-yem bitkileri ile tıbbi ve aromatik bitkilerin ıslahı çalışmaları yürütülmektedir. Mısır ıslah araştırmaları enstitünün ilk ıslah çalışmalarına başladığı birimdir. İlk yıllarda yurt dışından getirilen materyaller ile başlanan mısır ıslahı çalışmaları daha sonraları bölgeden toplanan materyallerin de ıslah programına dahil edilmesiyle genişletilmiştir.​
Enstitümüz uzun yıllar Türkiye Mısır Araştırmalarına koordinatörlük yapmıştır. Mısır araştırmalarında TMP-1 ve TMP-2 populasyonları oluşturularak farklı çevre şartlarına adapte olabilecek, verimli, hastalık ve zararlılara karşı daha toleranslı kompozit çeşitler ve melez mısır yapımında kullanılan kendilenmiş hatlar elde edilmiştir. Bu çalışmalar sonucunda Karadeniz Yıldızı ve Akpınar kompozit mısır çeşitleri geliştirilmiş ve yaygın ekiliş alanı bulmuşlardır. Halen tane verimi yüksek hibrit mısır elde etme çalışmalarının yanı sıra kaliteli silajlık , şeker ve cin hibrit mısırların ıslahı üzerine çalışmalar devam etmektedir.​
Son yıllarda yürütülen çalışmalar sonucunda tane verimi ve silajlık amaca yönelik yeni hibrit mısırlar geliştirilmiş ve tescile teklif edilmiştir. Çeltik araştırmalarına 1982 yılında başlanmış, Edirne’de bulunan proje merkezinden ve yurt dışından getirilen materyallerle yapılan çalışmalarla ıslah çalışmaları yürütülmektedir. Islah çalışmalarının yanı sıra bölge için uygun çeşitlerin belirlenmesi amacı ile değişik zamanlarda adaptasyon çalışmaları yürütülmektedir. Islah çalışmaları sonucunda 2003 yılında Karadeniz, 2005 yılında ise Kızılırmak çeşitleri geliştirilmiş ve tescil ettirilmiştir.​​
Son yıllarda yapılan çalışmalar sonucunda Bafra yıldızı çeltik çeşidi 2011 yılında tescil ettiril miştir. Enstitümüzde buğday ıslahı çalışmaları 1990’lı yıllarda ağırlık kazanmış, Sahil ve Geçit kuşağı adları altında iki alt bölgede çalışmalar yürütülmektedir. Materyal hastalık, sap sağlamlığı, bitki boyu, başak tipi, erkencilik, çevre şartlarına dayanıklılık, tane görünüşü, bin tane ağırlığı, hektolitre ve SDS sedimentasyon değeri açısından seleksiyona tabi tutulmaktadır. Ağırlıklı olarak Enstitü arazisi, Amasya ve Tokat illerinde yürütülen ıslah çalışmaları sonucu bazı buğday hatları tescil aşamasına gelmiştir.​ ​
Bunlardan yüksek verimli ve kaliteli “Sakin” çeşidi 2002 yılında, “Canik 2003” çeşidi 2003 yılında, “Özcan” ekmeklik buğday çeşidi ise 2004 yılında tescil ettirilmiştir. Ayrıca “Fahreddinbey” isimli Arpa çeşidi de 2004 yılında geliştirilmiş ve tescil ettirilmiştir. Son yıllarda yapılan çalışmalar sonucu yüksek verimli ve kaliteli buğday çeşit adaylarının tescili için başvurular yapılmış olup bunlar deneme aşamasındadır. Yemeklik baklagiller çalışmalarında bölgeye iyi adapte olan yüksek verimli ve hastalıklara dayanıklı 1994 yılında tescil ettirilen Damla-89 nohut çeşidine ilaveten 2001 yılında Gülümser ve Çağatay çeşitleri tescil ettirilmiştir. Bölgemizde ve ülkemizde nohut için en önemli hastalık olan antraknoz hastalığına dayanıklı materyaller geliştirmeye yönelik çalışmalarla birlikte diğer araştırma ve tohumculuk üretimleri devam etmektedir. Damla 89 bugün Türkiye’de en çok ekilen nohut çeşididir. Kuru fasulye araştırmaları sonucunda Akdağ ve Zülbiye çeşitleri 2001 yılında tescil ettirilmiş ve tohumluk üretimlerine başlanmıştır. Soya araştırmalarına 1962 yılında başlanılmıştır. 1979 yılına kadar yürütülen çeşit geliştirme çalışmaları sonucunda bazı çeşitlere üretim izni alınarak bu çeşitlerin çiftçiye intikali sağlanmıştır.​​ ​​
Daha sonraları en uygun ekim zamanını tespit amacıyla Samsun ve Ordu ekolojik şartlarında ekim zamanı, ekim normu ve çeşit uyum denemeleri yürütülmüştür. 1998 yılında ABD ve Akdeniz Tarımsal Araştırma Enstitüsünden temin edilen farklı olgunlaşma gruplarına ait 170 soya çeşit veya hattı kullanılarak adaptasyon ve gözlem bahçeleri kurulmuştur. 1999 yılından itibaren “Karadeniz Bölgesi Soya Islahı Araştırmaları” projesi adı altında melezleme çalışmaları başlatılmıştır. Islah projesi başladıktan sonra sürekli melezleme çalışmaları devam etmekte olup çalışmalar ön verim ve verim denemeleri devam etmektedir. Çayır mera ve yem bitkileri çalışmalarında ot verimi ve hayvan besleme değeri yüksek hastalıklara zararlılara dayanıklı, yatmayan, baklaları çatlamayan, yabancı otlara karşı rekabet gücü yüksek olan, makineli tarıma, üretim amacına ve Karadeniz Bölgesi’nin ekim sistemlerine uygun yem bitkisi tür ve çeşitlerini geliştirmek amaçlanmıştır. Özellikle Gelemen üçgülü olmak üzere diğer bazı tek yıllık, çok yıllık, baklagil ve buğdaygil yem bitkileri ıslah ve adaptasyon çalışmaları yürütülmektedir.​​​
1997 yılında başlayan ve halen devam eden projede verim denemeleri sonucunda 1 adet adi fiğ (Vicia sativa L.) hattı yüksek ot ve tohum verimi özelliğinden dolayı Albayrak adıyla tescil ettirilmiştir.
Tıbbi ve aromatik bitkiler konusunda rezene, Labiatae familyasına ait bazı bitkiler, Oruganum vulgare, Thymus sp ve Mentha sp populasyonlarında değişik çalışmalar yürütülmektedir. Yapılan çalışmalar sonucunda Erbaa ve Gamze kişniş çeşitleri 2004 yılında tescil edilerek bölge çiftçisinin hizmetine sunulmuştur.
Mısır ıslah araştırmaları enstitünün ilk ıslah çalışmalarına başladığı birimdir. Bu güne kadar Enstitüde, ilk başlangıç dönemlerinde Diker, Derin, Samsun–63, Türker–65 çeşitlerini geliştirerek tescil ettirmiştir. Mısır araştırmalarında TMP-2 ve TMP-3 popülasyonları oluşturularak farklı çevre şartlarına adapte olabilecek, verimli, hastalık ve zararlılara karşı dayanıklı kompozit çeşitler ve melez mısır yapımında kullanılacak kendilenmiş hatlar elde edilmiştir. Bu popülâsyonlarda yapılan çalışmalar ile Karadeniz Yıldızı ve Akpınar kompozit mısır çeşitleri geliştirilmiş ve yaygın ekiliş alanı bulmuşlardır. Ülkesel çaplı projeli dönem çalışmalarıyla da TTM–813, TTM–815, TTM–8119, TTM–823 tek melez çeşitleri, TÜM–822, TÜM–826, TÜM–827 üçlü melez çeşitleri, TÇM–811, TÇM–826 çift melez çeşitleri olmak üzere toplam 15 adet mısır çeşidi geliştirilmiş ve tescil edilmiştir. Bu çeşitlerden TTM–813’ün tohumluk üretimi özel bir firmaya devredilmiş olup, Karadeniz Yıldızı ve Akpınar çeşitlerinin ise her yıl belli bir oranda tohumluk üretimleri yapılmaktadır. Son olarak yüksek silaj verimine sahip SAM–24 hibrit mısır hattı için14 Şubat 2007 tarihi itibariyle üretim izni almış olup, 2009 yılında SAMADA–07 adıyla tescil edilmiştir.
Çeltik araştırmalarına 1982 yılında başlanıp proje merkezinden ve yurt dışından getirilen materyallerle yapılan çalışmalarla bölgede verim ve kalite ile dikkati çeken Rocca, Ribe ve Osmancık çeşitleri tavsiye edilmiştir. 2003 yılında Karadeniz, 2005 yılında ise Kızılırmak 2010 yılında ise Bafrayıldızı çeşitleri geliştirilmiş ve tescil ettirilmiştir.
Sahil ve Geçit kuşağı adları altında iki alt bölgede yapılan serin iklim tahılları çalışmaları sonucunda İç Bölge için Momtchill, Kate-A.l, Mızrak 98, Sakin, Basribey ve Gün-91 çeşitleri; Sahil Kuşağı için de Sakin, Canik 2003, Gönen, Basribey, Pandas çeşitleri tavsiye edilmişlerdir. Buğdayda yürütülen ıslah çalışmaları sonucu yüksek verimli ve kaliteli Sakin isimli buğday çeşidi 2002 yılında Canik 2003 buğday çeşidi 2003 yılında ve Özcan ekmeklik buğday çeşidi ise 2004 yılında tescil ettirilmiştir. Halen tescil çalışmaları devam eden bir ekmeklik buğday hattı mevcuttur. Ayrıca Fahreddinbey isimli Arpa çeşidi de 2004 yılında geliştirilmiş ve tescil ettirilmiştir. Tüm bu çeşitlerin çiftçilere tohumluk dağıtımı yapabilmek için tohumluk üretim programları da oluşturulmuştur.
Yemeklik baklagiller çalışmalarında bölgeye iyi adapte olan yüksek verimli ve hastalıklara dayanıklı 1994 yılında tescil ettirilen Damla–89 nohut çeşidine ilaveten 2001 yılında Gülümser ve Çağatay çeşitleri tescil ettirilmiş olup, 2009 yılında Sezenbey nohut çeşidine üretim izini alınmıştır. Bu çeşitlerimize ait elit, orijinal ve anaç kademede tohumluk üretim çalışmaları devam etmektedir. Damla 89 bugün Türkiye’de en çok ekilen nohut çeşididir. Kuru fasulye araştırmaları sonucunda Akdağ ve Zülbiye çeşitleri 2001 yılında tescil ettirilmiştir.
Tıbbi ve aromatik bitkilerde Erbaa ve Gamze kişniş çeşitleri 2004 yılında tescil edilerek bölge çiftçisinin hizmetine sunulmuştur.
Ayçiçeği, kolza, arpa ve yem bitkilerinde yetiştirme tekniğine yönelik çalışmalar sürmektedir. Ekim zamanı, toprak işleme tohum miktarı ve sıklık gibi çalışmalar yapılmış ve gereksinim duyuldukça yeni çalışmalar da yapılmaktadır.
Çayır mera ve yem bitkileri çalışmaları sonucu Albayrak fiğ çeşidimiz 2008 yılında tescil edilmiştir.
​Yeni bir ürün olan Kanolada enstitü Türkiye’deki araştırmalar için koordinasyon işlevini sürdürmektedir. Tüm ülkedeki çalışmalar koordine edilirken, kendi milli programımızı oluşturmak için 2005 yılında başlatılan ıslah çalışmaları kendi çeşidimizi elde edinceye kadar devam edecektir. Soyada ise ülkesel projenin Kuzey Dilimi Islah Koordinatörlüğü görevi Enstitümüz tarafından yerine getirilmektedir. Yağ bitkileriyle olan çalışmalarımız kolzayla sınırlı olmayıp, soya ve aspir ile devam etmektedir. Soya fasulyesiyle yürütülen ıslah çalışmaları sonucu Üstün–1 soya çeşidi geliştirilerek 2009 yılında üretim izini alınmıştır.
• Sıcak İklim Tahılları
• Serin İklim Tahılları
• Endüstri Bitkileri
• Yemeklik Baklagiller
• Çayır mera ve yem bitkileri​