主根瘤菌剛剛進(jìn)入豆科植物根部的時(shí)候，并不能固氮，只能發(fā)展到擬菌體階段，才能進(jìn)行固氮作用。
在根瘤內(nèi)，根瘤菌從豆科植物根的皮層細(xì)胞中吸取碳水化合物、礦質(zhì)鹽類及水分。以進(jìn)行生長(zhǎng)和繁殖。同時(shí)它們又把空氣中游離的氮通過(guò)固氮作用固定下來(lái)，轉(zhuǎn)變?yōu)橹参锼芾玫暮衔铮┲参锷钏琛＿@樣，根瘤菌與根便構(gòu)成了互相依賴的共生關(guān)系。

由于有些土壤中沒(méi)有與豆科植物共生的根瘤菌，同時(shí)不同豆科植物需要與不同類型的根瘤菌共生，因此在農(nóng)業(yè)上采取在播種豆科植物時(shí)，將其與根瘤菌制劑攪抖，以便給豆科作物形成根瘤創(chuàng)造條件。據(jù)調(diào)查，采用該方法播種，可使大豆、花生增產(chǎn)10%以上。

雖然空氣成分中約有80%的氮，但一般植物無(wú)法直接利用，花生、大豆、苜蓿等豆科植物，通過(guò)與根瘤菌的共生固氮作用，才可以把空氣中的分子態(tài)氮轉(zhuǎn)變?yōu)橹参锟梢岳玫陌睉B(tài)氮。在種子發(fā)芽生根后，根瘤菌從根毛入侵根部，在一定條件下，形成具有固氮能力的根瘤，在固氮酶的作用下，根瘤中的類菌體將分子態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮，與此同時(shí)，每個(gè)根瘤就是一座微型氮肥廠，源源不斷地把氮輸送給植株利用。豆科作物周圍的土著根瘤菌數(shù)量很少，難以滿足作物生長(zhǎng)的需要。世界上的豆科作物都需要人工接種根瘤菌劑，根瘤菌劑給農(nóng)作物生產(chǎn)的氮肥不會(huì)有環(huán)境污染，不需長(zhǎng)途運(yùn)輸，使用過(guò)程中沒(méi)有氮流失，而人工施用化學(xué)氮肥流失率往往大于50%。 當(dāng)豆科作物萌發(fā)并長(zhǎng)出根毛后，根瘤菌受根毛分泌的凝集素的刺激和吸引，大量聚集在根際和根表上。根毛與根瘤菌接觸后，是細(xì)胞壁變軟，發(fā)生根毛卷曲，然后是細(xì)胞壁內(nèi)陷，根瘤菌隨之侵入根毛，直至根的皮層，根瘤菌在皮層大量繁殖并轉(zhuǎn)變?yōu)轭惥w，此時(shí)根部皮層大量增生，形成瘤狀組織，后根部形成根瘤，當(dāng)有效根瘤的剖面呈粉紅色時(shí)，說(shuō)明根瘤進(jìn)入成熟階段，開(kāi)始固氮，并向植株提供氮素。人工接種結(jié)瘤固氮性能優(yōu)良的根瘤菌來(lái)提高共生固氮效率。

在實(shí)驗(yàn)室里，根瘤菌生長(zhǎng)在一種叫作酵母甘露醇瓊脂的特殊培養(yǎng)基上。根瘤菌主要分為快速生長(zhǎng)的根瘤菌和緩慢生長(zhǎng)的慢生根瘤菌兩個(gè)屬。快速生長(zhǎng)的根瘤菌在培養(yǎng)基上一般2~3天內(nèi)明顯生長(zhǎng)，產(chǎn)生酸生長(zhǎng)反應(yīng)，豌豆、蠶豆、苜蓿和鷹嘴豆等分離出的根瘤菌生長(zhǎng)迅速；

根瘤菌不僅在生物固氮中發(fā)揮重要作用，還有助于提高土壤生產(chǎn)力和肥力，為植物生長(zhǎng)創(chuàng)造適宜的環(huán)境。此外，根瘤菌對(duì)不同屬的土壤植物病原真菌如鐮刀菌、根核菌、菌核菌和大孢菌的生長(zhǎng)具有明顯的抑制作用，可以降低作物的發(fā)病率。

多年未種植豆科植物的土壤中只有少量的根瘤菌。降雨充足的地區(qū)往往有大量的根瘤菌，根瘤菌喜歡潮濕但不積水的土壤。根瘤菌適宜土壤溫度是25~30℃，適pH值為6.0~6.8。