Estudio de la relación entre la composición y estructura de la vegetación y variables ambientales, con énfasis en los factores climáticos. Incluye caracterizaciones locales y regionales de flora y vegetación, en las que se utiliza el método fitosociológico, técnicas clásicas de recolección y herborización de plantas y modelamiento ambiental. El propósito es caracterizar la flora, identificar asociaciones vegetales y realizar cartografías de vegetación. Todo ello se realiza dando especial relevancia al valor de las colectas botánicas, la preparación y depósito de ejemplares en colecciones de herbario, de manera que los registros y las determinaciones puedan ser verificadas.  

Los estudios locales y regionales de vegetación se combinan con datos provenientes de la literatura para generar y actualizar propuestas de clasificación de la vegetación a escala nacional y continental. El laboratorio de botánica actulamente colabora con el proyecto Fondecyt 1210834 sobre microrefugios climáticos.

Estudio de un grupo taxonómico, generalmente un género, para delimitar sus especies sobre la base del análisis de sus tipos nomeclaturales, los ejemplares de herbario disponibles, sus caracterśticas morfológicas y su distribución geográfica. El resultado de este análisis puede incluir la descripción de nuevas especies, designación de tipos nomeclaturales, actualización de la sinonimia, descripciones morfológicas de las especies existentes, generación de ilustraciones botánicas, actualización de los rangos geográficos de las especies sobre la base de localidades registradas en ejemplares de herbario y propuesta de esquemas de clasificación de unidades taxonómicas al nivel de orden, familia y género.

La mayor parte del trabajo se ha realizado en las familias Asteraceae, Heliotropiaceae, Quillajaceae y Solanaceae, con estudios en los gńeros Heliotropium, Nolana, Plazia, Proustia, Quillaja, Urtica, entre otros.

Estudio de las relaciones filogenéticas entre especies de un grupo taxonómico para comprender sus afinidades y sus tendencias evolutivas. Se utilizan datos moleculares y la comparación de secuencias de ADN para inferir árboles filogenéticos (representación grafica de relaciones de ancestría común de un grupo de especies), sobre la base de los que es posible refinar la clasificación taxonómica, estimar tiempos de divergencia e investigar las tendencias en la evolución de su morfología mediante el mapeo de caracteres morfológicos, la reconstrucción de caracteres ancestrales y la utilización del método comparativo. 

Numerosos estudios se han llevado a cabo alrededor del orden Boraginales y de la familia Asteraceae. Ellos han servido como base para nuevas clasificaciones taxonómicas, inferir tendencias de diversificación y para comprender la evolución de caracteres morfológicos en grupos especíifcos.

La biogeografía es el estudio de los patrones y procesos que determinan la distribución de las especies. El laboratorio se enfoca en la biogeografía histórica, que intenta entender patrones y procesos a escala de tiempo geológico. Para ello es necesario conocer la distribución geográfica de especies y grupos de especies. Grupos de taxa con distribuciones geográficas similares conforman elementos bióticos, los que pueden informar la conformación histórica de floras regionales.  Mediante el uso de filogenias es posible también estimar rangos ancestrales para comprender el origen de la distribución actual de linajes específicos. La comparación de múltiples linajes permite comprender los procesos hitóricos subyacentes a patrones biogeográficos a escala regional y continental.

El foco de los estudios biogeográficos ha sido puesto en el Desierto de Atacama y en Los Andes, que en conjunto con estudios en otras áreas han contribuido a una mejor comprensión de la biogeografía neotropical en general.

Estudio de la conservación de ecosistemas, especies y diversidad filogenética. La mayor parte del trabajo se ha desarrollado en torno a la conservación in situ, principalmente mediante el análisis de representatividad de áreas protegidas, el estudio de las amenazas y los potenciales efectos del cambio climático. Los resultados de todos los estudios apuntan a un desequilibrio en la representatividad de las áreas protegidas chilenas, con un déficit de protección en Chile central, que al mismo tiempo es la zona más amenazada por el impacto de las actividades humanas sobre la biodiversidad.

El laboratorio está actualmente incursionando en el estudio de la conservación ex situ, a través del análisis de la representación de especies vegetales y de su diversidad filogenética en bancos de germoplasma y jardines botánicos. Este estudio es llevado a cabo en asociación con el Banco Base de Semillas de INIA Intihuasi y  recibe financiamiento de ANID a través del proyecto Fondecyt 1230598.