經(jīng)過(guò)70年代和80年代初的研究，根瘤菌科的變化較大，現(xiàn)包括7屬36種，但其中的放射土壤桿菌不能引起植物異常增生。根瘤菌屬和慢生根瘤菌屬 兩屬細(xì)菌都能從豆科植物根毛侵入根內(nèi)形成根瘤，并在根瘤內(nèi)成為分枝的多態(tài)細(xì)胞，稱(chēng)為類(lèi)菌體。類(lèi)菌體在根瘤內(nèi)不生長(zhǎng)繁殖，卻能與豆科植物共生固氮，對(duì)豆科植物生長(zhǎng)有良好作用。這兩屬細(xì)菌的表現(xiàn)性狀極相似，只是根瘤菌屬的細(xì)菌在酵母膏、甘露醇、無(wú)機(jī)鹽瓊脂上生長(zhǎng)快，3～5天的菌落直徑可達(dá)2～4毫米；在含碳水化合物的培養(yǎng)基上產(chǎn)酸。慢生根瘤菌屬的細(xì)菌卻與之相反，菌落生長(zhǎng)甚慢，5～7天其直徑還不足1毫米，在含碳水化合物的培養(yǎng)基上不產(chǎn)酸，反而呈堿性。

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(nèi)，根瘤菌從豆科植物根的皮層細(xì)胞中吸取碳水化合物、礦質(zhì)鹽類(lèi)及水分。以進(jìn)行生長(zhǎng)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(zhuǎn)變?yōu)橹参锼芾玫暮衔铮┲参锷钏?。這樣，根瘤菌與根便構(gòu)成了互相依賴(lài)的共生關(guān)系。

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(nóng)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(jù)調(diào)查，采用該方法播種，可使大豆、花生增產(chǎn)10%以上。

在實(shí)驗(yàn)室里，根瘤菌生長(zhǎng)在一種叫作酵母甘露醇瓊脂的特殊培養(yǎng)基上。根瘤菌主要分為快速生長(zhǎng)的根瘤菌和緩慢生長(zhǎng)的慢生根瘤菌兩個(gè)屬?？焖偕L(zhǎng)的根瘤菌在培養(yǎng)基上一般2~3天內(nèi)明顯生長(zhǎng)，產(chǎn)生酸生長(zhǎng)反應(yīng)，豌豆、蠶豆、苜蓿和鷹嘴豆等分離出的根瘤菌生長(zhǎng)迅速；

并非所有的根瘤菌都能使所有的豆科植物結(jié)瘤，特定的根瘤菌與特定的豆科植物或豆科植物群形成共生關(guān)系。當(dāng)豆科植物和根瘤菌匹配良好時(shí)，有效瘤體內(nèi)部呈深紅色；內(nèi)部綠色或白色的瘤體是無(wú)效的。不同生態(tài)系統(tǒng)中存在的根瘤菌種類(lèi)繁多，而今確定的有15屬130種。當(dāng)某些新的豆科作物被引入新的地區(qū)或當(dāng)土壤中存在無(wú)效和不相容的根瘤菌時(shí)，需要接種根瘤菌。接種根瘤菌菌株，是發(fā)揮共生固氮作用、減少氮肥用量的可行途徑。

多年未種植豆科植物的土壤中只有少量的根瘤菌。降雨充足的地區(qū)往往有大量的根瘤菌，根瘤菌喜歡潮濕但不積水的土壤。根瘤菌適宜土壤溫度是25~30℃，適pH值為6.0~6.8。