農桿菌屬是由 H. J. Conn 建立的革蘭氏陰性菌屬，它利用水平基因轉移在植物中引起腫瘤。 農桿菌屬 tumefaciens 是該屬中研究最多的物種。 農桿菌屬以其在自身和植物之間轉移 DNA 的能力而聞名，因此它已成為基因工程的重要工具。

直到 1990 年代，農桿菌屬被用作廢紙簍分類單元。 隨著 16S 測序的出現，許多農桿菌屬物種（尤其是海洋物種）被重新分配到 Ahrensia、Pseudorhodobacter、Ruegeria 和 Stappia 等屬。 剩余的農桿菌屬物種被分配到三個生物變型：生物變型 1（農桿菌屬 tumefaciens）、生物變型 2（農桿菌屬發根基因）和生物變型 3（農桿菌屬 vitis）。 2000年代初，農桿菌屬與根瘤菌屬同義。 這一舉動被證明是有爭議的。 當農桿菌屬被證明在系統發育上與根瘤菌不同并且農桿菌屬物種通過一個獨特的突觸統一：存在原端粒酶基因 telA，導致所有成員 具有線性染色質的屬。 然而，到這個時候，三個農桿菌屬生物變種已經不復存在了； 生物變種 1 保留為農桿菌屬，生物變種 2 更名為 Rhizobium rhizogenes，生物變種 3 更名為 Allorhizobium vitis。

農桿菌屬 tumefaciens 在植物中引起冠癭病。 該病害的特征是受感染植物上出現腫瘤樣生長物或蟲癭，通常發生在根部和枝條的交界處。 腫瘤是由細菌腫瘤誘導 (Ti) 質粒的 DNA 片段 (T-DNA) 的接合轉移引起的。 密切相關的物種，農桿菌屬rhizogenes，誘導根腫瘤，并攜帶獨特的Ri（根誘導）質粒。 雖然農桿菌屬的分類學目前正在修訂中，但可以概括該屬中存在 3 個生物變種，即農桿菌屬 tumefaciens、農桿菌屬 rhizogenes 和農桿菌屬 vitis。 已知農桿菌屬 tumefaciens 和農桿菌屬 rhizogenes 中的菌株能夠攜帶 Ti 或 Ri 質粒，而通常僅限于葡萄藤的農桿菌屬葡萄菌株可以攜帶 Ti 質粒。 已從含有 Ri 質粒的環境樣品中分離出非農桿菌屬菌株，而實驗室研究表明非農桿菌屬菌株也可含有 Ti 質粒。 農桿菌屬的一些環境菌株既不具有 Ti 也不具有 Ri 質粒。 這些菌株是無毒的。

質粒T-DNA半隨機地整合到宿主細胞的基因組中，表達T-DNA上的腫瘤形態基因，從而形成蟲癭。 T-DNA 攜帶生物合成酶的基因，用于生產不尋常的氨基酸，通常是章魚堿或胭脂堿。 它還攜帶植物激素、生長素和細胞分裂素的生物合成基因，以及冠冕草生物合成的基因，為大多數其他微生物無法利用的細菌提供碳源和氮源，使農桿菌屬具有選擇性 優勢。 通過改變植物細胞中的激素平衡，植物無法控制這些細胞的分裂，從而形成腫瘤。 腫瘤基因產生的生長素與細胞分裂素的比例決定了腫瘤的形態（根樣、雜亂無章或芽樣）。

雖然通常被視為植物感染，但農桿菌屬可能是免疫系統較弱的人類機會性感染的原因，但尚未被證明是其他健康個體的主要病原體。 蘇格蘭的 J. R. Cain 博士（1988 年）報告了農桿菌屬放射性桿菌引起的人類疾病的最早關聯之一。 后來的一項研究表明，農桿菌屬通過將其 T-DNA 整合到人類細胞基因組中，附著并遺傳轉化多種類型的人類細胞。 該研究是使用培養的人體組織進行的，并未就自然界中的相關生物活性得出任何結論。

農桿菌屬將基因轉移到植物和真菌的能力被用于生物技術，特別是用于植物改良的基因工程。 植物和真菌的基因組可以通過使用農桿菌屬來設計，用于傳遞 T-DNA 雙元載體中的序列。 可以使用經過修飾的 Ti 或 Ri 質粒。 通過刪除腫瘤誘導基因，質粒被“解除xxx”；

T-DNA xxx重要的部分是它的兩個小（25 個堿基對）邊界重復序列，植物轉化至少需要其中一個。 將要引入植物的基因克隆到植物雙元載體中，該載體包含解除xxx的質粒的 T-DNA 區域，以及可選擇標記（例如抗生素抗性），以便能夠選擇已成功轉化的植物。 轉化后植物在含有抗生素的培養基上生長，而那些沒有將 T-DNA 整合到其基因組中的植物將會死亡。