植物微生物组对宿主的营养吸收、生长发育和环境适应至关重要，被称为植物的“第二基因组”。实验室结合分子生态学、宏基因组学、多组学关联分析和微生物菌群重组等技术，从事植物微生物组、植物基因组与环境三者的相互作用研究。

长期致力于植物微生物组学研究，“千种植物微生物组计划”（The 1,000 Plant Microbiomes Project，1KPM）的主要设计和执行人之一。目前，以（共同）第一或微生物组学负责人在Nature，Cell，Molecular Plant，Science Bulletin，Nature Communications，Plant Biotechnology Journal，Soil Biology and Biochemistry等国际著名期刊发表多篇研究论文，并受邀在Annual Review of Plant Biology和植物生理学报等期刊撰写综述。主要学术成果包括：
（1）建立植物根际微生物群落的“扩增-选择”组装模型；
（2）揭示丛枝菌根共生与根瘤共生在植物根际层面的协同进化机制；
（3）通过多组学联动技术，将菌群稳态失调和双生病毒侵染与大豆重大病害“症青”的发生建立关联，为农作物病原的快速鉴定提供了范例；
（4）提出植物“农业精准微生物组”概念；
（6）设计并开展“千种植物微生物组计划”。