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經(jīng)過70年代和80年代初的研究，根瘤菌科的變化較大，現(xiàn)包括7屬36種，但其中的放射土壤桿菌不能引起植物異常增生。根瘤菌屬和慢生根瘤菌屬 兩屬細菌都能從豆科植物根毛侵入根內(nèi)形成根瘤，并在根瘤內(nèi)成為分枝的多態(tài)細胞，稱為類菌體。類菌體在根瘤內(nèi)不生長繁殖，卻能與豆科植物共生固氮，對豆科植物生長有良好作用。這兩屬細菌的表現(xiàn)性狀極相似，只是根瘤菌屬的細菌在酵母膏、甘露醇、無機鹽瓊脂上生長快，3～5天的菌落直徑可達2～4毫米；在含碳水化合物的培養(yǎng)基上產(chǎn)酸。慢生根瘤菌屬的細菌卻與之相反，菌落生長甚慢，5～7天其直徑還不足1毫米，在含碳水化合物的培養(yǎng)基上不產(chǎn)酸，反而呈堿性。
在皮層內(nèi)，根瘤菌迅速分裂繁殖，皮層細胞受到根瘤菌侵入的刺繳，也迅速分裂，產(chǎn)生大量的新細胞。致使皮層出現(xiàn)局部的膨大。這種膨大的部分，包圍著聚生根瘤菌的薄壁組織，從而形成了外向生長的根瘤。
主根瘤菌剛剛進入豆科植物根部的時候，并不能固氮，只能發(fā)展到擬菌體階段，才能進行固氮作用。
在根瘤內(nèi)，根瘤菌從豆科植物根的皮層細胞中吸取碳水化合物、礦質(zhì)鹽類及水分。以進行生長和繁殖。同時它們又把空氣中游離的氮通過固氮作用固定下來，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。
在實驗室里，根瘤菌生長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的根瘤菌和緩慢生長的慢生根瘤菌兩個屬。快速生長的根瘤菌在培養(yǎng)基上一般2~3天內(nèi)明顯生長，產(chǎn)生酸生長反應(yīng)，豌豆、蠶豆、苜蓿和鷹嘴豆等分離出的根瘤菌生長迅速；
慢生根瘤菌在培養(yǎng)基上需要6~8天才能明顯地生長并產(chǎn)生堿性反應(yīng)，大豆和豇豆根瘤菌生長緩慢。實驗室培養(yǎng)的根瘤菌在顯微鏡下呈短桿狀。像大多數(shù)生物一樣，它們需要空氣（O2）的供應(yīng)才能生存，可以通過一種叫作鞭毛的特殊絲狀結(jié)構(gòu)移動。
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，為植物生長創(chuàng)造適宜的環(huán)境。此外，根瘤菌對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具有明顯的抑制作用，可以降低作物的發(fā)病率。
