根瘤菌是固氮菌，在豆科植物（豆科植物）的根瘤內建立后固氮。 為了表達固氮基因，根瘤菌需要植物宿主； 他們不能獨立固氮。 通常，它們是革蘭氏陰性、活動的、不形成孢子的桿菌。

根瘤菌是一組感染豆科植物根部形成根瘤的土壤細菌。 根瘤菌存在于土壤中，感染后在豆科植物中產生根瘤，在那里它們固定大氣中的氮氣 (N2)，將其轉化為更容易使用的氮形式。 從這里，氮從根瘤中輸出并用于豆科植物的生長。 一旦豆科植物死亡，根瘤就會分解并將根瘤菌釋放回土壤中，它們可以在土壤中單獨生存或重新感染新的豆科植物宿主。

xxx個已知的根瘤菌種是豆科根瘤菌，于 1889 年被發現，所有其他種最初都歸入根瘤菌屬。 大多數研究都是針對作物和飼料豆科植物進行的，例如三葉草、紫花苜蓿、豆類、豌豆和大豆； 正在對北美豆類進行更多研究。

根瘤菌是一個并系群，分為兩類假單胞菌——α變形菌和β變形菌。 如下圖所示，大多數屬于生絲微生物目，但有幾種根瘤菌出現在假單胞菌門的不同細菌目中。

這些群體包括各種非共生細菌。 例如，植物病原體農桿菌是根瘤菌的近親，而不是結瘤大豆的慢生根瘤菌。

雖然在收獲富含蛋白質的谷物或干草時，大部分氮被去除，但仍有大量氮留在土壤中以供未來作物使用。 這在不使用氮肥時尤為重要，例如在有機輪作計劃或一些工業化程度較低的國家。 氮是世界上許多土壤中最常缺乏的養分，也是最常供應的植物養分。 通過化肥供應氮有嚴重的環境問題。

需要特定的根瘤菌菌株才能在根部形成能夠固定 N2 的功能性結節。 存在這種特定的根瘤菌對豆科植物有益，因為固氮可以提高作物產量。 接種根瘤菌往往會增加產量。

多年來，豆科植物接種一直是一種農業實踐，并且隨著時間的推移不斷改進。 每年接種 12-2000 萬公頃大豆。 生產這些接種劑的技術是微生物發酵罐。 理想的孕育劑包括以下幾個方面； xxx功效、易用性、相容性、高根瘤菌濃度、長保質期、在不同田間條件下的實用性和生存能力。

這些接種劑可以促進豆科植物種植的成功。 作為結瘤過程的結果，作物收獲后土壤中的硝酸鹽含量較高，可用于下一季作物。

根瘤菌的獨特之處在于它們是xxx與豆類植物共生的固氮細菌。 常見的作物和飼料豆類有豌豆、菜豆、三葉草和大豆。

豆科植物-根瘤菌共生是互利共生的典型例子——根瘤菌為植物提供氨或氨基酸，并反過來接受有機酸（主要是蘋果酸和琥珀酸二羧酸）作為碳源和能源。 然而，由于幾個不相關的菌株感染了每一株植物，一個典型的公地悲劇就出現了。 騙子菌株可能會囤積聚羥基丁酸等植物資源，以便在不固定大量氮的情況下進行自身繁殖。 考慮到結瘤的成本和根瘤菌作弊的機會，這種共生關系的存在可能令人驚訝。

共生關系的形成涉及雙方之間的信號交換，導致共生結構的相互識別和發展。 建立這種共生關系的最廣為人知的機制是通過細胞內感染。 根瘤菌在土壤中自由生活，直到它們能夠感覺到類黃酮，2-苯基-1.4-苯并吡喃酮的衍生物，它們由寄主植物的根部分泌，引發大量細胞的積累并最終附著在根部 頭發。 然后，這些類黃酮促進屬于轉錄調節因子 LysR 家族的 NodD 的 DNA 結合活性，并在細菌進入根毛后觸發點頭因子的分泌。 Nod 因素觸發根毛內部一系列復雜的發育變化，從根毛卷曲開始，然后形成感染線。