长期从事生物固氮研究，以分离自我国南方水稻根际土壤的联合固氮菌株——施氏假单胞菌A1501为对象，系统开展了基因组学及固氮基因网络调控机制研究，取得重要研究进展，其中2008年和2016年先后有2项工作发表在美国科学院院刊（PNAS）。包括：1）全基因组水平解析了A1501菌生物固氮及根际适应的分子基础；2）转录组分析鉴定了多个具有调控功能的非编码RNA，首次实验证实nfiS可通过与固氮酶结构基因nifK的mRNA直接互作影响固氮酶活性调节，代表了一种全新的固氮调控机制；此外，系统研究了A1501菌碳代谢调控系统CbrAB-CrcZ-Crc与氮代谢调控系统AmtB-GlnK-NtrBC之间的偶联调控机制，揭示了该模式中RNA结合蛋白Crc与非编码RNA CrcZ和CrcY之间分子互作及动态平衡的核心作用；采用基因工程技术重构施氏假单胞菌代谢网络，获得了高效固氮、泌铵的功能菌株，与企业合作开发环境友好、节肥高效的新型菌肥产品并应用于农业生产（获发明专利3项，联合申请微生物菌肥登记证1项）。2016年入选中国农业科学院“科研英才培育工程”院级人选。
先后主持国家级科研项目10余项，其中国家973课题、863课题各1项，国家自然科学基金5项；发表学术论文60多篇，其中SCI收录35篇；获国家发明专利授权10余项；参编外文专著2本，由Wiley-Blackwell出版，中文专著2本，由中国科学出版社出版；在国际固氮会议、欧洲固氮会议、亚洲植物-微生物共生及固氮会议等国际学术会议大会报告6次；培养（含联合）研究生10人。