豆科植物根上，常有各种形状的瘤状突起，这是豆科植物根与土壤微生物根瘤细菌相互作用产生的共生体，即根瘤(root nodule)。

 

    根瘤的产生是由于土壤中的根瘤菌受根毛分泌物吸引，聚集生活在根毛周围，分泌纤维素酶，逐渐溶解了根毛的细胞壁。然后，从根毛侵入根原皮层细胞，在皮层细胞中迅速繁殖，同时皮层细胞因受到根瘤菌分泌物的刺激不断迅速分裂，产生大量新细胞，致使该部分皮层体积膨大，结果在根表面形成瘤状突起的根瘤。

    根瘤菌一方面从根皮层细胞中吸取它生活所需要的水分和养料；另一方面根瘤菌能把空气中游离的氮转变成含氮化合物，这种现象称为固氮作用，根瘤菌提供的含氮化合物可以被植物吸收，合成自身所需的营养物质。可见，豆科植物和根瘤菌之间的关系是绿色植物和非绿色植物之间的互利共生关系。在根瘤菌生长时，一部分含氮化合物可以从豆科植物的根分泌到土壤中，同时，在豆科植物生长末期，一些根瘤可以自根上脱落或随根留在土壤中，这样通过根瘤进一步培肥土壤，增加土壤中的氮肥，为其它植物所利用。因此，利用豆科植物与其它植物轮作、间作，可以减少施肥，不仅降低了生产成本，而且能提高单位面积的产量。也可以利用种植豆科植物，如紫云英、苜蓿、草木犀等作为绿肥，就是这个道理。有的土壤里没有根瘤菌，在播种时，可以从有根瘤菌的地上取土拌种，或用根瘤菌肥拌种，为根瘤的形成创造条件。

 

    除豆科植物外，在自然界中还发现一百多种植物能形成根瘤，并具固氮能力。如桦木科、木麻黄科、蔷薇科、胡颓子科、禾本科等科植物。近年来，把固氮菌中的固氮基因转移到农作物和某些经济植物中已成为分子生物学和遗传工程的研究目标，尤其是农业生产上在禾本科作物，如玉米、小麦栽培中推广根瘤菌实用技术，已取得显著成效。

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