環境中に膨大かつ多様に存在する未知・未培養微生物（バクテリア・アーキア・ウィルス・原生動物等）の探索技術開発を通じて、従来法では培養の困難な多数の新規微生物の分離培養化に成功しています。また、取得した新規微生物資源を適切に管理保存し、新規微生物ライブラリーを構築するとともに、これまでに、新種65種、新属37属、新科11科、新目8目、新綱5綱、新門2門の学名提案を行い正式に認定されています（2020年4月現在）。特に、日本で初めて門レベルで（微生物の系統分類において実質的に最高階級にあたる）新規な細菌Gemmatimonas aurantiacaの純粋分離に成功し、新門Gemmatimonadetes門を提案・認定されている。また、2011年にも、新門Armatimonadetes門を提案し、あわせてその基準菌株としてArmatimonas roseaを新属新種提案し、正式に認定されています。また系統学的な新規性が高くかつ機能的にユニークな未知微生物の発見にも取組んでいます。例えば、糖尿病を誘起する未知腸内細菌の発見と機能解明を行うとともに、石炭を直接メタンに転換する深部地下圏アーキアを発見しその新たなメタン生成代謝機構の存在を明らかにしています（Science 2016）。また、海洋研究開発機構（JAMSTEC）との共同研究により、真核生物誕生の鍵を握る新門アーキアの発見に成功し、新学名を提唱しています（Nature 2020）。最近では、湖沼や河川、土壌、温泉等の高熱環境、堆肥、活性汚泥等に加えて、植物の根圏環境や深部地下圏環境、哺乳類の腸内環境等を対象として、未知・未培養微生物の探索を精力的に進めています。