В 1939 году в составе биологического факультета Саратовского государственного университета была организована кафедра генетики и дарвинизма, заведующим которой назначен кандидат биологических наук, доцент В.Е.Альтшуллер. Под его руководством почти десятилетие на кафедре проводились исследования по проблемам стабильности и повышения точности оценки наследственных свойств организмов в разных условиях развития. В августе 1948 года состоялась печально известная августовская сессия ВАСХНИЛ, объявившая классическую генетику буржуазной лженаукой. За публичное заявление о скором окончании господства Т.Д.Лысенко в биологии В.Е.Альтшеллер был обвинен в антимичуринской пропаганде, уволен с занимаемой должности и сослан в Сибирь. Руководителем кафедры сначала был назначен профессор С.И.Исаев, а затем доцент С.С.Хохлов. К 1948 году за работы в области эволюции растений С.С.Хохлов был удостоен Премии академика В.Л.Комарова и завершил работу над докторской диссертацией. Однако, С.С.Хохлов, как и его предшественник В.Е.Альтшуллер, был приверженцем классической генетики и не боялся отстаивать свою позицию. В 1950 г. за высказанные в диссертации эволюционные взгляды С.С.Хохлов был обвинен в пропаганде антидарвиновских и антимичуринских идей. Это послужило обоснованием отказа Высшей аттестационной комиссией утверждения докторской диссертации С.С.Хохлова и присвоения ему степени доктора наук. Справедливость была восстановлена только спустя 20 лет, в 1966 г.

С самого начала своей научной деятельности С.С.Хохлов проявлял интерес к фундаментальным проблемам биологии и в первую очередь, к эволюции растений. Этот интерес привёл его к постановке проблемы апомиксиса (размножения семенами без оплодотворения), которая постепенно переросла в основное научное направление кафедры. Воспитанный на трудах Г.Менделя, Т.Моргана, А.Н.Серебровского, Н.И.Вавилова и других генетиков-классиков, С.С.Хохлов, несмотря на давление со стороны приверженцев «мичуринской» генетики, сохранил верность их идеям. Кафедра была одной из первых в СССР, где после отказа от «лысенковщины» возобновилось преподавание классической и молекулярной генетики. С.С.Хохлов участвовал в разработке новой программы по генетике, по которой многие годы велось преподавание в вузах нашей страны.

В 1960 г. по его инициативе началось строительство лаборатории цитологии и генетики, которая стала одним из ведущих научных центров исследования апомиксиса в нашей стране. В 1965 г. при Академии Наук СССР был организован Научный совет по проблемам генетики и селекции, председателем секции апомиксиса которого был избран С.С.Хохлов. В 1966 г. в Саратове состоялось первое совещание по апомиксису с участием представителей 46 научных учреждений страны. В конце 1960-х годов С.С.Хохловым была разработана научная программа «Выявление апомиктичных видов во Флоре СССР» и для её реализации предложен новый метод – антморфологический. В рамках этой программы были предприняты научные экспедиции в различные регионы бывшего СССР (Поволжье, Карелия, Приполярный Урал, Кавказ, Камчатка, Алтай и др.) для сбора материала и последующего цитоэмбриологического анализа. Результаты многолетних исследований, проведенных в рамках этой программы, легли в основу нескольких монографий и большого количества статей.

После скоропостижной смерти проф. С.С.Хохлова в 1974 г. заведование кафедрой перешло к его ближайшей соратнице доценту Е.В.Гришиной, а затем к доценту Н.В.Кравцовой. В этот период продолжались научные экспедиции и исследования кафедры и лаборатории в области апомиксиса и гаплоидии.

С 1988 г. по 2016 г. кафедру возглавлял ученик С.С.Хохлова доктор биологических наук, профессор В.С.Тырнов – один из ведущих специалистов России в области репродуктивной биологии и генетики систем размножения растений. Его научные разработки были удостоены Золотой медали ВДНХ (1989), серебряной медали Выставки изобретений и инноваций (2009). В возглавляемом им лаборатории цитологии и генетики, которая позже переросла в отдел Ботанического сада СГУ, были созданы уникальные линии-гаплоиндукторы кукурузы, послужившие родоначальниками для выведения аналогичных линий как у нас в стране, так и за рубежом. Кроме того были созданы линии кукурузы с наследуемым типом партеногенеза, аналогов которым нет в мире до настоящего времени. В 1998 г. разработанная В.С.Тырновым и А.Н.Завалишиной технология получения гаплоидов кукурузы была куплена крупной французской семеноводческой компанией.

С 2017 г. по настоящее время заведующей кафедрой является доктор биологических наук О.И.Юдакова. Под ее руководством ведется большая работа по подготовке специалистов в области генетики, селекции, биотехнологии и эмбриологии. На базе кафедры и лаборатории биотехнологии и репродуктивной биологии, преобразованной из отдела генетики и цитологии Ботанического сада СГУ, продолжается  исследование закономерностей проявления апомиксиса и гаплоидии на эмбриологическом и генетическом уровнях, разрабатываются технологии селекции растений на основе партеногенеза и технологии размножения растений in vitro для решения прикладных и теоретических задач, изучается молекулярно-генетический полиморфизм растений в связи с систематикой и филогеографией и др. Кафедра и лаборатория располагают новейшим оборудованием, позволяющим проводить исследования в области цитоэмбриологии, генной инженерии и клеточных технологий на современном уровне. Коллектив кафедры активно сотрудничает со многими российскими вузами и научно-исследовательскими институтами: Ботаническим институтом им. В.Л.Комарова РАН (г.Санкт-Петербург), Главным ботаническим садом (г. Москва), Институтом биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН (г.Саратов), Российским научно-исследовательским противочумным институтом «Микроб» (г.Саратов), Федеральным аграрным научным центром Юго-Востока, Российским научно-исследовательским и проектно-технологическим институтом сорго и кукурузы (г.Саратов), Саратовским государственным медицинским университетом им. В.И. Разумовского и др.

По результатам научно-исследовательских работ сотрудниками кафедры опубликовано несколько сот научных статей и десятки монографий, выведены и запатентованы уникальные линий кукурузы, получены патенты на технологии клонального микроразмножения растений, которые трудно размножающихся естественным путем. За весомый вклад в эмбриологию растений, разработку нового научного направления «Эмбриогенетика растений» В.С.Тырнов, Н.Х.Еналеева, Н.А.Шишкинская, О.И.Юдакова, А.С.Кашин были удостоены медалей имени С.Г.Навашина.

Кафедра неоднократно была организатором международных и всероссийских научных конференций и школ для молодых учёных, в том числе: Первого учредительного съезда ВОГиС (1994), Международного симпозиума по апомиксису (1994), Школы для молодых ученых по экологической генетике (1999), Международной школы для молодых ученых «Эмбриология, генетика и биотехнология» (2009), Научных конференций «Живые системы» (2019, 2023), Международного конгресса «VIII съезд Вавиловского общества генетиков и селекционеров» (2024) и др.  

За последние 10 лет сотрудники кафедры принимали участие в выполнении следующих научных грантов:

1. Грант Президента РФ для поддержки ведущих научных школ РФ №НШ-5282.2014.4 «Разработка теории репродукции растений с позиции проблемы целостности и надежности биосистем. Поливариантность морфогенетических программ развития, естественные и искусственные модели их реализации». (науч. руководитель – Т.Б.Батыгина (БИН РАН г.Санкт-Петербург; ответственный исполнитель – О.И.Юдакова, 2014).
2. ГРНТИ 34.23.57, 34.21.15 «Исследование путей и разработка технологий получения натуральных красителей и биофлавоноидов растительного происхожэдения и на их основе различных продуктов пищевого, фармакологического, косметического и другого назначения» (Начный руководитель - В.С.Тырнов, 2015).
3. Грант РФФИ №15-04-04087Ф по теме «Исследование изменчивости генетической структуры популяций и биоморфологических параметров в связи с особенностями семенной репродукции растений видов Chondrilla (Asteraceae) европейской части России и Юго-Восточного Казахстана». 01.01.2016 - 31.12.2016 г. Шифр: «Ценоз». (Научный руководитель – А.С.Кашин, 2016).
4. «Изучение возможности и способов получения покрытосеменных растений с заданными параметрами системы репродукции», Госзадание Минобрнауки России в сфере научной деятельности, код проекта 6.8789.2017/БЧ . (Научный руководитель - О.И.Юдакова, 2017-2019). 
5. Грант республики Казахстан «Цитофизиологические закономерности морфогенеза и дифференцировки клеток in vitro – фундаментальная основа инновационных биотехнологий генетического улучшения растений и создания биопрепаратов нового поколения» по заданию «Проведение экспериментов по тестированию линий кукурузы на способность к формированию гаплоидных семян  in vivo с использованием материала СГУ. Отбор гаплоидных семян кукурузы при условии успешного проявления антоцианового окрашивания зерна». (Ответственный исполнитель – О.И.Юдакова, 2017).
6. Проект РФФИ № 20-34-90001 «Исследование генетического полиморфизма видов Delphinium L. Северного Кавказа и прилегающих территорий». (Научный руководитель -  А.С.Кашин, 2020-2022).
7. Проект РНФ № 21-74-00004 «Полиморфизм популяций таксонов Globularia L. в европейской России в связи с их генезисом и расселением». (Научный руководитель  - А.С.  Пархоменко, 2021 – 2023).
8. Проект РНФ № 22-24-00340 "Исследование закономерностей цитогенетической изменчивости апо- и амфимиктичных таксонов Chondrilla (Asteraceae) европейской части России и Западного Казахстана в связи с их генезисом и расселением". (Научный руководитель - А.С. Кашин, 2022-2023).
9. Грант Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых - кандидатов наук (Конкурс - МК-2022), Совет по грантам Президента Российской Федерации МК-4527.2022.1.4 Изучение возможности повышения эффективности CRISPR-Cas9-трансформации растительных клеток. (Руководитель - ведущий биолог учебно-научной лаборатории биотехнологии и репродуктивной биологии, к.б.н. Ю.С.Гусев, 2022-2023).