主要從事原始被子植物毛茛復合體、裸子植物和植物區系的研究。深入研究了毛茛科的系統學和植物地理學，建立了新的分類系統，並在系統學的基礎上重新劃分了唐松草亞科。提出了研究裸子植物系統發育關系的新假說——苞鱗——種鱗復合體理論來解釋裸子植物雌性生殖器官的形態演化，並發表了裸子植物的壹個新科(竹亞科)，提出了裸子植物的另壹條演化線——多脈演化線，形成了裸子植物系統框架的雛形；此外，還對菌群的數量化進行了深入的研究。主持或正在主持科技部公關項目、中科院重大項目2項、國家基金委主任資助的1項目，發表文章20余篇。
發表論文近40篇(部)，培養博士生4名，碩士生4名。招生專業為植物學，研究方向為:裸子植物和被子植物的分類、分布和系統發育，中國種子植物區系地理，生物多樣性和生物信息學，生物標本館和植物園的數字化研究，中國古籍的植物學考證。
在“華南虎”事件中，他成為質疑華南虎是假虎的打虎派領袖。後來證明華南虎確實是假虎。