豆科植物的根也會和人一樣得“腫瘤”？別害怕，腫瘤對人類來說在許多情況下都是非常有害的，甚至是致命的，但是豆科植物根上的這種“腫瘤”，對豆科植物來說卻是有益無害的。
豆科植物的腫瘤一般總是生長在根上的，所以人們顧名思義稱之為根瘤。根瘤並不是植物本身先天所具有的，而是由於土壤中的根瘤細菌侵入植物根部而生成的，不同的豆科植物，它們能生成的根瘤的形狀也不一樣：大豆的瘤是圓形的；豌豆的瘤是橢圓形的；苜蓿的瘤是手指狀，還有分枝。不同植物的根瘤顏色也不盡相同：有褐色、灰褐色和紅色。
盡管根瘤的性狀不同、顏色各異，但內部的基本構造卻是一樣的，它們都是植物為根瘤菌“建造”的“安樂窩”。
根瘤細菌有很多種，常見的根瘤細菌大多專門侵染豆科植物的根，而且不同的根瘤細菌會選擇不同的豆科植物作為伴侶。根瘤菌自身身體極小，寬隻有0.5~0.9微米，身長不過1~3微米。它們的模樣也不全相同，有的像根短棍，有的像個圓球。在沒有找到寄主之前，根瘤菌在土壤中呈短杆狀，有鞭毛，過著腐生和寄生的“懶散”生活。它們自己不勞動，僅僅靠一些腐爛的植物的根、莖、葉供給其自身發育和繁殖的營養。當豆科植物在土壤中開始生長以後，它們的根部會分泌一些物質，根瘤菌一見到這些物質便紛紛聚集過來，在豆科植物根的周圍大量繁殖，有的還鑽到豆科植物根部表皮的裏邊去。豆科植物的根細胞受到這些根瘤菌的刺激就會發生分裂，使皮層細胞不斷增多、細胞變大，然後就形成了許許多多凸起的瘤狀物。
根瘤菌進入豆科植物根部以後會大量繁殖，同時在形體上也會發生很大變化：鞭毛失去了，形狀也不規則了，體積也比在土壤中過流浪生活時大了幾十倍。隨著自身在形體上發生的變化，根瘤菌的機能也發生了變化，它們拋棄了過去靠腐生和寄生生活的“懶散”習慣，變得又勤勞、又能幹，還學會了新本領——能固定、攝取空氣中的氮！
根瘤菌在植物中定居下來以後，大豆會把由根部吸收來的水、無機鹽以及由葉子製造的有機物質免費供應給它們，作為它們製造養料時所需要的物質和能源；而根瘤菌則發揮它本身的特有的優勢，依靠體內特殊的固氮酶，把空氣中的分子態的氮加工成氨和氨態化合物，為大豆免費提供氮肥。你看，豆科植物有了根瘤菌這個好朋友，不就等於有了一座私家獨享的“地下氮肥廠”了嗎？
根瘤菌與大豆配合得很默契，它們親密合作，互相幫助，互通有無，過起了共同的生活，這種相互合作的關係會維持很長一段時間，一直到豆子成熟時才宣告結束。等到來年，新的豆科植物在被種植時，它們還會再重複以前的故事。
根瘤菌為什麼能固氮呢？在工業化生產氮肥肘，人們使用鐵做催化劑，還必須在高溫、高壓條件下才能合成氨。當然，根瘤菌是不可能製造出這種條件的，它們另有高招。在根瘤的發生過程中，根瘤菌的細胞內會產生多種與固氮相關的酶。這些固氮酶是一種生物固氮催化劑，在常溫常壓下就能夠催化氨的形成，固定氮素。不過，根瘤菌的固氮酶固定氮素有一個非常重要的前提條件，那就是必須保證嚴格無氧的條件，這就難怪有益的根瘤菌隻生長在地下了。
根瘤細菌在空氣中獲取的氮素一般會有三種用途：一部分供給根瘤細菌自身生活的需要；一部分供給豆科植物的生活需要；還有一部分會隨豆科植物的根係遺留在土壤裏，可以提高土壤肥力。
從豆科植物開花到籽粒成熟這段時間，是根瘤菌固氮活性最高的時期，這時的固氮量占根瘤菌一生固氮量的80％。據科學家測定，一畝大豆的一生中，與它共生的根瘤菌能固定空氣中的氮6.75千克，折合硫酸銨33.75千克。你看，根瘤菌的固氮本領有多大啊！豆科植物一生中積累的氮素，約有2／3是由根瘤菌固定的。地球上所有生物每年固定的氮素約為1億噸，而與豆科植物共生的根瘤菌的年固氮量就有5500萬噸，占地球上所有生物固氮量的一半以上。這個數字相當於含氮量為21％的化肥硫酸銨26190萬噸，如果用設計年產量為100萬噸硫酸銨的化肥廠來生產這些氮肥，那麼至少需要興建261個。可以設想，根瘤菌為人類節省了多少資金開支、節約了多少能源。由此看來，人們把豆科植物的根瘤比作“氮肥加工廠”是完全有道理的。