主要从事根瘤菌种质资源与系统发育研究。组织完成我国32省/自治区/直辖市708个县118属502种豆科植物的根瘤菌种质资源调查和采集,创建了国际上菌株数量和所属宿主种类最多的根瘤菌种质资源库CCBAU(国际编号:WDCM116);发现和命名“中华根瘤菌属”和“中慢生根瘤菌属”2个新属与40余个新种,系统揭示了根瘤菌与豆科植物共生多样性及其生物地理分布特征,为根瘤菌种质资源研究与利用的发展做出了卓越贡献。代表性著作《中国根瘤菌》(2011年科学出版社)和《Ecology and Evolution of Rhizobia》(2019年Springer Nature出版社)。