围绕国家农业重大需求，立足学科前沿，从生物固氮与菌植互作、动植物病虫害的防治、农业面源污染的治理等方面，开展有益微生物的利用和有害微生物的防治。通过微生物基因组学、蛋白质组学、转录组学、代谢组学和系统生物学等的研究，揭示微生物生命活动规律及微生物－宿主－环境相互作用机理，创制新型高效安全的微生物制剂与产品，为农业可持续发展提供新理论、新技术、新材料、新方法，培养高水平的创新型人才和创新团队，提高我国农业的国际竞争力。

生物固氮与菌植互作、作物杀虫抗病微生物、动物病原微生物、农业环境微生物。

——生物固氮与菌植互作：以根瘤菌、菌根真菌、蓝细菌等微生物为对象，研究微生物与宿主植物相互作用基因的结构与功能，探索植物响应微生物信号的作用方式、传递途径及其调控机制，建立微生物信号在宿主植物中传递的蛋白相互作用网络；揭示蓝细菌光合作用、固氮作用与异形胞分化发育及其分子调控机制。利用共生微生物、蓝细菌及其生态群落，改造并促进植物碳、氮、磷营养高效转化和利用，为研制绿色环保型微生物肥料提供理论和技术支撑。

——作物杀虫抗病微生物：以苏云金芽胞杆菌、链霉菌、盾壳霉、真菌病毒等为主要研究对象，针对农业生产中虫害和病害的实践需求，发掘或揭示病虫害防治中的新资源、新基因、作用机制，解决农业可持续发展中病虫害的微生物防治中的基础理论问题，并提供技术支撑。

——动物病原微生物：以禽流感病毒、猪链球菌、结核分枝杆菌等重要人畜共患传染病病原以及猪繁殖与呼吸综合征病毒、猪胸膜肺炎放线杆菌、副猪嗜血杆菌等重大动物传染病病原为主要研究对象，开展病原生态学与流行病学、病原基因组学与蛋白质组学、分子致病与免疫机理、基因工程疫苗、分子诊断试剂的研究与开发。

——农业环境微生物：以土壤重金属和废弃物转化、污水治理、生物质能源相关微生物和极端环境微生物等为研究对象，研究其代谢途径和适应环境机理，发掘和利用废弃物转化、污水治理、抗重金属、抗有毒物质污染、生物质能源开发利用的微生物资源，重点解决环境污染和新能源开发的问题。