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根瘤菌侵入寄主根內(nèi)，刺激根部皮層和中柱鞘的某些細(xì)胞，引起這些細(xì)胞的強(qiáng)烈生長(zhǎng)，使根的局部膨大形成根瘤；根瘤菌在根內(nèi)定居，植物供給根瘤菌以礦物養(yǎng)料和能源，根瘤菌固定大氣中游離氮?dú)?，為植物提供氮素養(yǎng)料，兩者在拮抗寄生關(guān)系中處于均衡狀態(tài)而表現(xiàn)共生現(xiàn)象。
現(xiàn)代的分類手段，如DNA堿基組成、DNA同源性、rRNA順?lè)醋酉嗨菩?、蛋白凝膠電泳、數(shù)值分類等結(jié)果，都證明土壤桿菌與兩屬根瘤菌有一定的親緣關(guān)系，也證明將根瘤細(xì)菌分為兩屬是符合客觀實(shí)際的。rRNA順?lè)醋酉嗨菩缘难芯拷Y(jié)果證明葉桿菌屬與前3屬有一定關(guān)系，所以暫歸屬于根瘤菌科。 [2]
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?。這樣，根瘤菌與根便構(gòu)成了互相依賴的共生關(guān)系。
并非所有的根瘤菌都能使所有的豆科植物結(jié)瘤，特定的根瘤菌與特定的豆科植物或豆科植物群形成共生關(guān)系。當(dāng)豆科植物和根瘤菌匹配良好時(shí)，有效瘤體內(nèi)部呈深紅色；內(nèi)部綠色或白色的瘤體是無(wú)效的。不同生態(tài)系統(tǒng)中存在的根瘤菌種類繁多，而今確定的有15屬130種。當(dāng)某些新的豆科作物被引入新的地區(qū)或當(dāng)土壤中存在無(wú)效和不相容的根瘤菌時(shí)，需要接種根瘤菌。接種根瘤菌菌株，是發(fā)揮共生固氮作用、減少氮肥用量的可行途徑。
土壤中根瘤菌的數(shù)量受植被、種植歷史、降雨、土壤溫度、pH值等因素影響。在許多農(nóng)用土壤中，豆科植物、非豆科植物都能促進(jìn)根瘤菌的生長(zhǎng)，豆科植物栽培區(qū)土壤中根瘤菌數(shù)量非豆科植物栽培區(qū)，且根際土壤中根瘤菌的數(shù)量較大。
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。
