Zabývá se genomikou. Jeho skupina byla jednou z prvních na světě, která dokončila (v roce 1986) genomový projekt – přečtení úplné dědičné informace bakteriálního viru. Je objevitelem specifického enzymu zapojeného do katabolismu rostlinného hormonu cytokininu a spoluautorem prvního českého syntetického genu.
Je členem vědeckých rad Univerzity Karlovy, Vysoké školy chemicko-technologické v Praze a její Fakulty potravinářské a biochemické technologie. Působil na univerzitě Yale, na univerzitách v Chicagu, Seville a v Bristolu, pracoval v Ústavu aplikované biochemie v Japonsku a přednášel v mnoha dalších zahraničních institucích.
V letech 1999-2005 ředitelem Ústavu molekulární genetiky AV ČR a v letech 2005-2009 předsedou Akademie věd. Nyní je vedoucím Centra aplikované genomiky a vědeckým koordinátorem projektu BIOCEV.