大部分的植物從土壤中吸收銨根離子或是NO3-型式的氮。不過這些型式的氮在土壤中是有限的，所以植物必須以大量的能量耗費來取得這一些養份（主動運輸等）。對於植物來說，他們要找一些方法，來節省這些能量的開銷，因為若有更節省能量的方法，這一個物種將會得到更大的生存優勢。
由於原核生物的體內具有固氮酵素，所以可以行固氮反應，反觀真核植物，演化時失去了這一個本來有的酵素，至於為什麼會失去？因為這一種固氮酵素，在有氧氣的環境下，他的半生期會大幅縮短（短到30 秒），但是植物體本身要行呼吸作用，也得行光合作用，這兩種作用都跟氧有關，一個需要氧，一個釋出氧，然而固氮酵素又一定要遠離氧（厭氧菌），所以矛盾就產生了。在這一種情況下，高等植物縱然在演化上有了優勢，但是由於演化成非氧不可，所以縱然原始植物的體內基因具有製造固氮酵素的片段，卻也因為製造出來只是浪費自己體內的能量，於是演化的趨勢再度讓植物選擇了：不要製造浪費品。這就是為什麼現在真核植物不能自己固氮的原因，而以根瘤等特殊的方法來取得氮化物。而原核生物也產生了分歧：為了要避免與氧接觸，於是一部份就成為自由存在在大自然的無氧區，成為厭氧菌；一部份則與植物有了共生關係。
宿主（豆科植物）的根毛尖端會釋出類黃酮(flavonoids)來吸引根瘤菌，而根瘤菌也會放出某化學物質來回應，這時根毛便會將根瘤菌包起來。到了感染的末期，根瘤菌已經進入了根部皮層，慢慢繼續增殖，最後在根部形成《球》的樣子，這就是根瘤。植物的維管束靠近根瘤，一方面供給根瘤菌養份，自己也可以得到有機氮。根瘤菌得到葡萄糖，植物體得到氮化物。於是，根瘤菌與宿主建立了互利共生的關係。[參考資料來源：師大附中]
根瘤菌
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