学科组前身为著名生物固氮专家，我国土壤微生物学奠基人之一张宪武教授创立的共生固氮学科组，主要从事根瘤菌与大豆的共生固氮机理与高光合高固氮的高效共生体系研究。在上个世纪90年代其继任者王书锦研究员，开始了海洋微生物资源与利用的研究，并成为我国海洋微生物研究的开拓者之一和重要研究力量。随着学科的发展与中国科学院改革，2001年变更为农业微生物技术组，在胡江春研究员带领下于2009 年分别进入中国科学院农业微生物中心和海洋微生物中心网络试验室。2022年随着研究的深入和科技的进步，扩展为农业微生物与合成生物技术组。目前学科组是科技部“生物农药与生物防治产业技术创新战略联盟”副理事长单位、研究所功能微生物挖掘与高值利用创新团队的依托部门。已形成一个微生物学、生物信息学、天然药物化学、生物化学、分子生物学、药理学、植物保护等多学科交叉的研究团队。致力于健康农业种植所需天然绿色投入品的研发，抗感染、抗肿瘤原创新药的发现、优化与高效智造，并在此过程中发展应用微生物学、合成生物学、生物信息学、代谢组学等前沿技术。