根瘤菌細(xì)胞皇桿狀，有鞭毛和莢膜，不生芽孢。革蘭氏染色陰性。在根瘤中生活的菌體呈梨形、棍棒形或“T”“X”“Y”等形狀，這種變形的菌體稱(chēng)類(lèi)菌體。每種根瘤菌都只能在一種或幾種豆科生物上形成根瘤，建立共生關(guān)系，表現(xiàn)出各自的專(zhuān)一性。 [3]

中國(guó)地域遼闊豆科作物種類(lèi)繁多，每年大面積種植花生、大豆、豌豆、蠶豆、綠豆及苜蓿、沙打旺等豆科牧草幾十種之多。根瘤菌接種技術(shù)在豆科作物種植中的作用是其他任何技術(shù)措施無(wú)法替代的。

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(lèi)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?chē)耐林鼍鷶?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?lèi)菌體，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。