申请人自1995年以来，始终围绕着西北地区根瘤菌多样性及其与生态环境关系开展了系统的基础研究工作。发展了特殊生境根瘤菌分离培养技术并建立国际上最大的干旱地区根瘤菌库，保藏菌株5000多株；发现8个根瘤菌新种，约占已知种数的十分之一，大大丰富了国际根瘤菌分类系统。证实了共生基因在刺槐根瘤菌四个不同属之间的基因水平转移，为外来物种的生态适应性及共生细菌的起源提供了依据。揭示了根瘤菌种群组成和分布与生态环境的关系及主要影响因素，对根瘤菌接种剂的选择和应用有重要指导意义。探讨了苜蓿中华根瘤菌对铜的抗性机制及强化宿主植物吸收重金属的机理。作为国际根瘤菌多样性及分类分委员会委员努力推动我国根瘤菌多样性研究的发展及国际合作与交流。近五年来以通讯作者或第一作者发表论文48篇，其中SCI收录18篇，论文近五年被SCI他引116次。获得全国百篇优秀博士学位论文奖，出版专著1部，主编教材2本，授权专利1项。

我国西北地区长期受干旱、风沙、盐碱和重金属污染的影响，土壤贫瘠、生态脆弱，而豆科植物却分布广泛、适应性强。本项目以我国西北干旱半干旱黄土高原特殊生态环境中豆科植物根瘤菌为主要对象，研究了豆科植物根瘤菌的多样性及其与生态环境的关系，并从中筛选抗逆、高效的根瘤菌，建立适宜的共生固氮体系，将其应用于污染土壤的生态修复。从西北特殊生境分离获得2700多株特有根瘤菌资源，涉及寄主豆科植物15属37种，使旱区特有根瘤菌资源库（CCNW）菌株数量增加到8000株，丰富了根瘤菌资源库。累计发掘和命名根瘤菌新种占国际根瘤菌已知种数的1/10，对国际根瘤菌分类系统的发展有重要科学价值。 通过对十余种豆科植物根瘤菌系统发育和指纹图谱分析，表明我国西北地区根瘤菌具有丰富的遗传多样性，其中与药用豆科植物甘草、黄芪等共生的根瘤菌种群既有专一性又有普遍性，根瘤菌种群组成和分布受到寄主与土壤生态环境的影响，pH对物种丰度影响最大。根瘤菌种群分布呈现显著的生物地理分布模式，证明豆科植物对共生菌选择受到环境因素影响。因此在根瘤菌接种剂的选择和使用时，不仅要考虑宿主植物，而且要考虑与土壤生态环境的匹配。 入侵植物刺槐从北美洲经欧洲引入中国，其共生的根瘤菌从2属扩大到4属24种，多样性增高。原产于墨西哥的菜豆根瘤菌研究也表明，根瘤菌的范围从1属扩大到3属19种。共生固氮基因及环境适应基因水平转移是促进根瘤菌进化的途径之一，使外来豆科植物很快形成有利于自身的共生体，以适应新的生态环境，这为引种豆科植物根瘤菌的起源和协同进化研究提供了依据，为解释外来物种的生态适应性提供了新的思路，也为研究根瘤菌-宿主-环境间的相互关系提供了良好模式。 在刺槐根瘤菌Mesorhizobium amorphae CCNWGS0123中发现P1b-Type APTase、copA对抗Cu调控系统起重要作用，确定CusB和CopA基因共同负责该菌对Cu的抗性。阐明根瘤内生细菌Agrobacterium tumefaciens CCNWGS0286 的抗Zn机制及促植物生长机理，证明过量分泌IAA是该菌在Zn胁迫下促植物生长主要原因。该研究揭示了根瘤菌与豆科植物共生固氮体系体系不仅可用于土壤培肥，而且协同内生细菌具有对污染土壤的生物修复潜力。