主要从事微生物进化与生态过程研究，结合理论探索和实验验证，聚焦微生物-环境互作、微生物固氮和全球氮循环。以光合微生物（蓝细菌、微藻）为研究目标，探索环境变化对微生物生理生化、生长生存的影响并揭示生物应对环境变化的适应和进化策略。同时，以蓝细菌固氮为切入点，深入探索其固氮模式和机制，并从进化生物学的角度，理解人类活动及全球气候变化对生物固氮和氮循环的影响，进而为全球氮循环评估、海洋氮循环失衡以及温室气体循环等研究提供新思路，为湖泊和沿海富营养化等生态事件的治理与修复提供研究基础。