一，根瘤菌的形态特征
根瘤菌是短杆状细菌，因生活环境和发育阶段的不同，在形态上有显著的差别。根瘤菌在固体培养基上和土壤中呈杆状，不同的种大小略有差别，端生或周生鞭毛，能运动，革兰氏染色阴性，无芽孢，培养较久，菌体粗大，染色不均。根瘤菌侵入豆科植物的根部繁殖后，为短小杆状，无鞭毛。随着根瘤的增大，菌体停止分裂，逐渐延长变大，形成一段膨大的棒状或分叉变形，这种变形的菌体称为类菌体。不同根瘤菌中的类菌体形状不相同。
二，根瘤菌的培养特性
在固体培养基表面生长势，菌落呈圆形，边缘整齐。有的菌落无色半透明，有的乳白色、粘稠。菌体不易被刚果红或结晶紫染色，在培养基上跟容易与其他菌落区别开；在液体培养基中，菌液浑浊，菌体稍有沉淀，不形成菌膜。培养时间过久，则在液面四周有胶黏状物质。
三，生长速度
根据在人工培养基上生长速度，根瘤菌各个种之间可分为快慢两种类型。快生型接种后两天即可见菌落，4-5天内菌落达到最大，菌落胶物质多，较稀薄。慢生型接种3-4天才有菌落出现，7-10天菌落达到最大，菌落胶物质少，较稠厚。不论是快型或慢型根瘤菌，若生长速度变快，则菌株的结瘤性往往不好，是菌种退化的表现。
四，根瘤菌的生理习性
人工培养根瘤菌时，需供应全部营养物质。
1，碳素营养：快生型根瘤菌的碳素营养以单糖、双糖和多元醇为宜，其中又以葡萄糖、蔗糖和甘露醇为最好。慢生型根瘤菌的碳素营养以乳糖、阿拉伯糖为最好。
2，氮素营养：快生型和慢生型根瘤菌均以可溶性有机氮化合物为氮源，也能利用铵盐和硝酸盐。
3，矿物元素：快生型和慢生型根瘤菌均需要磷硫钾钙镁等矿物元素，微量元素铁钼硼钴和锰有促进根瘤菌生长的作用。
4，维生素：维生素对根瘤菌的发育影响较大，特别是B族维生素可使根瘤菌的生长速度加快几倍到几十倍。配置培养基时，添加酵母浸汁或豆芽汁，除提供了有机氮化物外，还提供了维生素类物质。当根瘤菌与豆科植物共生时，除氮素营养外，其他的营养物质全由共生的豆科植物供应。
5，根瘤菌的培养特性：根瘤菌为好气菌，最适生长温度为25-28℃，最适pH为6.5-7.5.培养过程中产酸，因此培养基中需加入硅酸钙中和。
五，根瘤菌的专一性
各种根瘤菌都与各自相应的豆科植物建立共生关系，形成根瘤，表现了根瘤菌的专一性。根瘤菌与豆科植物共生固氮体系的固氮效率比自生固氮高得多，但同样受化合态氮的抑制。土壤中化合态氮妨碍根瘤菌进入根毛，营养根瘤增大，降低根瘤的固氮活性。抑制作用的大小随化合态氮的种类、植物品种、菌株特性、植物的营养状况等不同而异。在田间条件下，少量化合态氮对固氮有促进作用，之友达到一定浓度时才产生抑制作用。施用磷钾肥和微量元素肥料，能提高根瘤菌的共生固氮效率。施用磷肥能促进结瘤作用，而且使土壤中根瘤菌的数量显著增加。施磷后，根瘤菌从播种每克土壤几十个，一年后上升到几十万个至几百万个；而不施磷的土壤中菌数一直很低，一年后才打到每克土壤几千个，相差近1000倍。
