一．根瘤菌的生物学特性
（一）根瘤菌的概念
1886年，德国植物化学家Hellriegel和Wilfarth等人研究证明，豆科植物根瘤是有细菌感染引起的，他能固定大气中的氮素。1888年，荷兰学者Beijerinck从豆科植物根瘤中分离出固氮细菌命名为根瘤菌。根瘤菌固氮指的是根瘤菌属的细菌，与豆科植物建立共生关系，它侵染豆科植物的根部，形成一种具有复制结果和高度分化的特殊的植物器官----根瘤，在根瘤提供的厌氧环境中将分枝态氮还原成氨。豆科植物与根瘤菌形成的共生体系是生物固氮体系中最强的共生体系，所固定的氮占整个生物固氮总量的65%，相当于全世界工业合成氮肥量2倍，在农业生产和生态系统中起着极其重要的作用。
（二）根瘤菌的结瘤过程
根瘤菌中的每种细菌都与某几种豆科植物专一性地对应，每一种根瘤菌只与其有专一性对应的几种豆科植物建立共生关系形成根瘤，不予其他种类的植物共生形成根瘤。原因是豆科植物的根毛能够分泌一类特殊的蛋白质，根瘤菌细胞的表面存在着多糖物质，只有同族豆科植物根毛分泌的蛋白质与同族的根瘤菌表面的多糖物质才能产生特异性结合。
当豆科植物在幼苗期，土壤中的根瘤菌便被其根毛分泌的有机物吸收而聚集在根毛的周围，并大量繁殖。同时产生一定的分泌物，这些分泌物刺激根毛，使其先端卷曲和膨胀，同时，在根菌瘤分泌的纤维素酶的作用下，根毛细胞壁分裂孳生，聚集成带，外面被一层粘液所包裹，形成感染丝，并逐渐向根的中轴延伸。浸染丝状体在根的外皮细胞之间流通，分权成网状，然后破裂，在细胞内增殖引起根瘤菌也在每一个细胞内增殖，最后形成完善的根瘤。经过一段时间后，寄生植物根部充满了根瘤菌，从而成为膨胀或分枝形状，称为类菌体。固氮的细胞被豆血红蛋白染成红色，豆红红蛋白是把氧输送到类菌体的一种色素。
