与日本当时的先进科技相比，李明焱回国后的研究环境截然不同。但艰苦的条件并没有阻挡他研发的热情，他回忆称，“为了突破香菇技术，研究员就在自家弄个土制的恒温箱、接种箱，为的是下班回家还能继续培育制种。”他依旧记得高锰酸钾那呛人的气味以及自己眼泪鼻涕一起流的“酸爽”。
当时，世界食用菌界的传统理论一直认为，香菇子实体无法在25℃以上现蕾出菇，要想在高温季节栽培香菇，只能利用设施降温，但当时国内根本没有这个条件。于是，李明焱“反其道而行”。他为突破温度瓶颈，从品种开始钻研，最终成功选育出香菇业界至今仍赫赫有名的“武香1号”，即可以在35℃以下的高温环境中现蕾出菇的香菇品种，这是国内也是世界上的第一个高温香菇品种。
这为中国香菇人工栽培的产业化和市场化提供了重要技术支撑。高温香菇栽培技术也很快在全国二十多个省市推广应用，成为国家“短、平、快”重点扶贫发展项目之一。值得一提的是，“武香1号”香菇品种目前仍是我国高温香菇主栽品种，李明焱也因此被誉为“菌界袁隆平”、“高温香菇之父”。
作为国家改革开放后最早一批科研人员，李明焱身上有那么一股不服输的精神。中医药老字号如何传承下去?能否走汉方医学的道路?诸如此类的问题一直萦绕在他心头。1996年后，他把个人的研究重心转移到中药材育种和产品开发上。
在他看来，中医中药博大精深，因此在科研课题的选择上更得谦虚谨慎。同时，科研项目的选择必须与国家需要相结合。经过深思熟虑，他带领寿仙谷药业将灵芝作为第一个研究科目。这是由于当时灵芝生产严重依赖日本和韩国，国内尚未挖掘优良品种。在科研项目启动之时，李明焱表示，“中国必须有自己的灵芝品种。”
经过多方考察，他认为中国长江中下游地区适合灵芝生长，但鲜有能实现工业化生产目标的优良品种。为此，李明焱带领团队深入大山，先后走访浙江、福建、江西、湖南、湖北等最适宜赤灵芝生长的地区，采集了22个野生灵芝种子。
最终，科研团队成功选育出了耐高温、抗杂菌能力强、产量高，且功效成份远高于日本红芝和韩国赤芝的“仙芝1号”，一举宣告了中国灵芝生产无自主品种的历史从此结束。五年后又成功选育出比“仙芝1号”性状更加优良的“仙芝2号”。
除了灵芝，“悬崖上的救命草”———铁皮石斛的品种选育也在团队不断努力下有了新的突破，“仙斛1号”、“仙斛2号”、“仙斛3号”等铁皮石斛新品种陆续被成功开发。同时，这些品种成活率高、抗逆性强、产量高，其有效成份多糖含量也远远高于国家药典标准。
