主要从事植物育性发育的分子遗传和基因工程研究。在水稻细胞质雄性不育与恢复性、杂种不育与亲和性、光温敏不育性等遗传系统的基因克隆和分子作用机理方面取得了系统性、创新性研究成果。发现植物细胞质雄性不育与育性恢复都是由线粒体基因与细胞核基因互作所控制,阐明了线粒体不育基因的起源进化和分子作用机制；揭示了复合座位多基因互作控制植物杂种不育性与亲和性的遗传机理，并创建了杂种亲和的新技术；开发了多项新生物技术。这些成果为作物杂交育种提供了理论指导和技术支撑。在Nat Gent、Annu Rev Plant Biol、Cell Res、Nat Commun、Mol Plant等刊物发表论文160多篇，论文引用近7800次。 1997年获“国家杰出青年基金”，2002年受聘国家重点人才工程（国内），2004年获全国五一劳动奖章，2012年入选广东省“南粤百杰”，2014年获“全国优秀科技工作者”称号，2017年当选中国科学院院士。