當豆科植物在幼苗期，土壤中的根瘤菌便被其根毛分泌的有機物吸引而聚集在根毛的周?chē)�，并大量繁殖。同時(shí)產(chǎn)生一定的分泌物，這些分泌物刺激根毛，使其先端卷曲和膨脹，同時(shí)，在根菌瘤分泌的纖維素酶的作用下，根毛細胞壁發(fā)生內陷溶解，隨即根瘤菌由此侵入根毛。 在根毛內，根瘤菌分裂滋生，聚集成帶，外面被一層粘液所包，形成為感染絲，并逐漸向根的中軸延伸。同時(shí)，在根瘤菌的刺繳下，根細胞相應地分泌出一種纖維素，包圍于感染絲之外，形成了具有纖維素鞘的內生管，又稱(chēng)侵入線(xiàn)。根瘤菌順侵入線(xiàn)進(jìn)入幼根的皮層中。
在皮層內，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。致使皮層出現局部的膨大。這種膨大的部分，包圍著(zhù)聚生根瘤菌的薄壁組織，從而形成了外向突出生長(cháng)的根瘤。
之后，含有根瘤菌的薄壁細胞的細胞核和細胞質(zhì)逐漸被根瘤菌所破壞而消失，根瘤菌相應地轉為擬菌體（bacterioid）。
主根瘤菌剛剛進(jìn)入豆科植物根部的時(shí)候，并不能固氮，只能發(fā)展到擬菌體階段，才能進(jìn)行固氮作用。
在根瘤內，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(lèi)及水分。以進(jìn)行生長(cháng)和繁殖。同時(shí)它們又把空氣中游離的氮通過(guò)固氮作用固定下來(lái)，轉變?yōu)橹参锼芾玫暮衔�，供植物生活所需。這樣，根瘤菌與根便構成了互相依賴(lài)的共生關(guān)系。
由于根菌瘤在生活過(guò)程中分泌一些有機氮到土壤中，加之，根瘤在植物的生長(cháng)末期會(huì )自行脫落，從而大大提高了土壤的肥力。據估測，一畝苜蓿年均可積累40斤氮肥，相當于200斤硫銨。并可增加土壤中的腐殖質(zhì)。
由于有些土壤中沒(méi)有與豆科植物共生的根瘤菌，同時(shí)不同豆科植物需要與不同類(lèi)型的根瘤菌共生，因此在農業(yè)上采取在播種豆科植物時(shí)，將其與根瘤菌制劑攪抖，以便給豆科作物形成根瘤創(chuàng )造條件。據調查，采用該方法播種，可使大豆、花生增產(chǎn)10%以上。
自然界上，除豆科植物外，還有非豆科的幾十個(gè)屬100多種植物能形成根瘤，并能固氮。目前對非豆科植物的根瘤研究引起了很大的重視，潛力很大。
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