Освоением растительных богатств природной флоры Восточного Казахстана в Алтайском ботаническом саду начали заниматься со дня основания. Уже в 1936 году под руководством П.А. Ермакова, который был одновременно директором и единственным научным сотрудником, начался сбор гербария в окрестности г. Риддер, при этом особое внимание уделялось гербаризации пастбищных сорняков. В августе-сентябре начался сбор семян трав. В первую очередь собирались семена полезных растений (кормовые, лекарственно-технические, декоративные, медоносные). Согласно запискам П.А. Ермакова ежегодно в течение 1936-1941 гг. собиралось по 60-80 образцов, которые высевались на делянках от 2-до 10 м2. Данная работа проводилась для выяснения возможностей введения их в культуру, а также для обмена семенами с другими ботаническими садами и научно-исследовательскими учреждениями. При сборе семенного материала особый акцент был сделан на сбор семян кормовых злаков в природе для разработки приемов повышения урожайности сенокосов. Одновременно П.А. Ермаковым в 1937-1943 гг. проводилась рекогносцировочная первичная работа, состоящая в простейшем геоботаническом описании, ориентировочном определении продуктивности полезных растений в природе и в культуре.
Начиная с 1941 года, целенаправленно началось изучение темы под названием «Изучение Алтайской растительности и интродукция ее на Алтае и в другие районы СССР». За период 1941-1947 гг. отчеты с результатами исследований природной флоры, к сожалению, не сохранились.
Как самостоятельная структурная единица, отдел природной флоры был организован в 1947 г. Первым руководителем являлся Беляков Е.В., а ответственным исполнителем в течение 1947-1950 гг. – младший научный сотрудник В.Н. Румянцева. Ею проведены интродукционные исследования по темам: «Интродукция, испытание и выделение лучших видов травянистых растений и выработка методов их культуры» и «Изучение болезней диких полезных растений и выработка мер борьбы с ними».
Начиная с 1951 по 1960 годы отдел природной флоры под руководством научного сотрудника М.А. Фоломеевой активно включился в разработку проблемы ««Освоение растительных ресурсов Алтая» по тематическому заданию «Изучение дикорастущих технических, пищевых, лекарственных, медоносных, кормовых и других растений». В результате выполненных научных исследований за этот период в условиях сада испытано 150 медоносных видов растений, из них 32 вида рекомендовано для посевов с целью создания медоносного конвеера. Начаты работы по испытанию кормосилосных растений (борщевик сибирский, маралий корень, лаватера тюрингенская, альфредия поникающая и другие) пищевых (ревень, лук) декоративных (бадан, астра и другие), лекарственных (кровохлебка аптечная, чемерица Лобеля, пижма обыкновенная, череда трехраздельная, медуница мягчайшая и другие). Всего было испытано 350 видов хозяйственно полезных травянистых растений.
На 1961-1965 гг. отделу природной флоры была определена тема исследований «Изучение дикой флоры Алтая». До 1963 года ответственным исполнителем этого задания являлась научный сотрудник М.А. Фоломеева. После ее увольнения разработку поручили старшему лаборанту Ю.А. Котухову (1963-1964 гг.), который в 1965 году подвел итоги исследований уже в должности младшего научного сотрудника.
В задачу данного раздела входило изучение растительности и флористического состава Алтая, сбор семенного материала, выявление и привлечение в культуру новых полезных растений, изучение их биологии и поведения в культуре.
В 1962 году началось создание экспозиции флоры Алтая в свободном ландшафтном стиле, где с учетом экологии формировались коллекции скальных, редких, исчезающих и эндемичных, декоративных подушкообразных, ковровых, суккулентных, водных, влаголюбивых, кормовых, лекарственных растений. Наряду с этим уделялось должное внимание декоративному оформлению участка с таким расчетом, чтобы экспозиция приняла вид ландшафтно-декоративно-оформленного парка. Завершены работы по созданию первичной экспозиции Алтая в 1968 году. В дальнейшем основные коллекционные фонды пополнялись и пополняются новыми растениями.
За период с 1966 по 1970 годы руководила научными работами в экспозиции природной флоры Алтая Н.В. Лысова. Основные исследования были направлены на выявление и изучение хозяйственно ценных растений флоры Алтая для целей интродукции.
С 1970 года и по настоящее время возглавляет отдел природной флоры ведущий научный сотрудник, кандидат биологических наук Ю.А. Котухов. Под его руководством и непосредственном участии вместе с научными сотрудниками Ниной Владимировной Шкляр, Нугманом Кульдарбековичем Аралбаевым, Ольгой Александровной Ануфриевой, Алевтиной Николаевной Даниловой, инженером Лидией Афанасьевной Орловой, лаборантами – Зинаидой Григорьевной Полянской, Ниной Николаевной Ветлугаевой, Натальей Петровной Ивановой, Майрой Алайдаровной Шаймерденовой, Мариной Петровной Сухановой решались и решаются многие фундаментальные и практические исследования. Благодаря грамотному проведению уходных и агротехнических мероприятий Анной Захаровной Звонцовой, Татьяной Николаевной Козловой, Фаиной Афанасьевной Пешкиной, Светланой Валентиновной Прокопенко интродуценты в коллекции на протяжении всего существования экспозиции природной флоры содержатся в хорошем состоянии. За этот период времени в экспозиции природной флоры прошли испытание более 9000 видов, форм, образцов растений местной и инорайонной флоры. Были обобщены работы с медоносными, кормосилосными, кормовыми, пищевыми, лекарственными растениями, внедрены в практику зеленого строительства более 350 таксонов высокодекоративных травянистых многолетников.
Интродукцией редких и исчезающих растений сотрудники отдела начали заниматься в 1975 году. Данные работы проводятся и в настоящее время на популяционном уровне параллельно с фитоценотическими и внутривидовыми комплексами. Проведенные исследования по проблеме редких и исчезающих растений послужили основой научно-практических обобщений в виде монографий «Современное состояние популяций редких и исчезающих растений Восточного Казахстана» (Книга 1 и 2). В этих работах был обобщен фактический материал полевых исследований и интродукционных испытаний для 32 видов редких, исчезающих и эндемичных растений. Для них разработаны и предложены меры охраны в условиях культуры и в естественных местах обитания.
С редкими видами прошедшими интродукционное изучение, сотрудники отдела первыми в Казахстане начали проводить работы по их реинтродукции в природные популяции с середины 80-х годов прошлого столетия. За прошедший период разработаны перспективные модели создания искусственных реинтродукционных популяций путем семенного и вегетативной возобновления для 10 видов редких и исчезающих растений Восточного Казахстана.
В 2002 стартовал международный научный проект «Трансграничные стратегии охраны эндемиков Алтая», который завершился в 2005 году. В нем принимали участие Великобритания, Россия, Монголия и Казахстан. Ответственными исполнителями с казахстанской стороны выступали сотрудники отдела флоры. Совместные работы с учеными России, Великобритании, Монголии и Казахстана по изучению эндемов Горного Алтая нашли отражение в коллективной монографии «Endemik Plants of the Altai Mountain Country», изданной в Англии в 2008 году.
В 2005-2007 гг. для сохранения редких видов растений успешно апробирован системно-экологический вариант создания искусственных фитоценозов копеечника чайного и лука мелкосетчатого ex-situ, приближенных к естественной среде обитания.
По результатам многолетних флористических исследований в Казахстанском Алтае под руководством Ю.А. Котухова проведена инвентаризация флоры региона. На основании этих работ в 2005 г. издана монография «Инвентаризация флоры Западно-Алтайского заповедника» и опубликован конспект флоры высших сосудистых растений Казахстанского Алтая.
В 2006 году сотрудники природной флоры принимали участие в разработке технико-экономического обоснования целесообразности расширения границ Западно-Алтайского государственного природного заповедника по разделу «Инвентаризация редких и исчезающих растений», который был взят как один из ключевых моментов при защите ТЭО.
За период с 2007 и по 2011 гг. научные сотрудники отдела являлись активными участниками выполнения проектов по программам фундаментальных и научно-технических исследований по заданию Комитета науки Министерства образования и науки.
Начиная с 2012 года, исследовательские работы выполняются по научным грантам. В 2013 г. весь отдел активно включился в выполнение темы «Ботаническое разнообразие диких сородичей культурных растений Восточного Казахстана как источник обогащения и сохранения генофонда агробиоразнообразия для реализации продовольственной программы» в научно-технической программе «Ботаническое разнообразие диких сородичей культурных растений Казахстана как источник обогащения и сохранения генофонда агробиоразнообразия для реализации продовольственной программы».
В рамках этой темы сотрудниками природной флоры проводится работа по выявлению географического распространения и видового разнообразия диких сородичей культурных растений Восточного Казахстана, составляется их фитоценотическая и ресурсная характеристика, выявляются фитопатогены и дается селекционно-генетическая оценка диких плодовых и ягодных растений Восточного Казахстана.
На протяжении всего периода деятельности результаты научных исследований публиковались в научных журналах, сборниках международных и научно-практических конференций в виде статей, тезисов, а также в научно-популярных изданиях. Все публикации содержат практические результаты по изучению растительного мира Казахстанского Алтая in-situ и ex-situ, но наиболее значимыми в этом плане являются труды Ю.А. Котухова, в которых опубликованы новые виды растений для науки и новые виды для флоры Казахстана.
В настоящее время и на перспективу в лаборатории развиваются такие направления как разработка научных основ рационального и эффективного использования ботанического разнообразия, обеспечение сохранения редких и исчезающих видов in-situ u ex-situ, сохранение и развитие коллекционных фондов живых растений природной флоры Казахстана и мировой флоры, как генетической основы фундаментальных исследований.
В коллекции природной флоры произрастает 407 видов, относящихся 155 родам, 57 семействам. Кроме видового разнообразия в экспозиции природной флоры культивируются 57 сортов, 54 формы и 884 образца, привлеченных в интродукцию из разных эколого-географических местообитаний на территории Казахстанского Алтая, а также из ботанических учреждений Казахстана, ближнего и дальнего зарубежья.
