氮是生命活動的基礎(chǔ)，大氣中含有78%的氮，但無法被植物直接利用，在自然界中植物能直接利用的氮主要是土壤中的微生物固氮。

在絕大多數(shù)豆科植物上，根系上常常有許多形狀各異，大小不等的瘤狀突起物，這就是根瘤。根瘤是土壤中根瘤菌、放線菌和某些線蟲侵入植物根部形成的結(jié)果，根瘤具有很高效的固氮效果，占生物固氮量的65%以上。

根瘤

根瘤的形成始于苗期，幼苗期間分泌物吸引分布在根附近的根瘤菌，使其聚集在根毛周圍大量繁殖，外層被一層黏液包圍，形成感染絲后，根瘤菌產(chǎn)生的分泌物使根毛卷曲、膨脹，并使部分細(xì)胞壁溶解，根瘤菌侵入根毛。在根瘤菌的刺激下，根內(nèi)細(xì)胞相應(yīng)分泌出纖維素等物質(zhì)包圍感染絲，形成具有纖維素鞘的內(nèi)生管——侵入線。隨后，根瘤沿侵入線的進(jìn)入到幼根的皮層薄壁細(xì)胞中，一方面利用皮層養(yǎng)分大量繁殖自身；另一方面根瘤菌的分泌物刺激皮層，導(dǎo)致細(xì)胞迅速分裂，增加細(xì)胞數(shù)目，使得皮層局部膨脹，形成一個個瘤狀的突起物，即根瘤。

在根部皮層薄壁細(xì)胞大量防止的根瘤菌，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂泄痰臄M菌體，這種擬菌體將空氣中的氮轉(zhuǎn)變?yōu)橹参锬軌蛭盏陌保煌瑫r該區(qū)域周圍分化出與根中微管組織相連的輸導(dǎo)組織、外圍薄壁組織和內(nèi)皮層。

根瘤是豆科植物與根瘤菌、放線菌共生的產(chǎn)物。在這種共生關(guān)系中，根瘤可以從寄宿的植物根部吸取自身所需的水分和礦物鹽類等營養(yǎng)物質(zhì)。同時，根瘤菌則將不能被植物直接利用的氮，在其固有的固氮酶的作用下進(jìn)行固氮作用，形成可直接吸收的氨，供豆科植物吸收。