豆科植物在低氮环境中茁壮成长，与根瘤菌共生。根瘤菌是一种土壤细菌，能将大气中的氮转化为植物可利用的铵。这些有益细菌寄居在豆科植物根部形成的根瘤中。

然而，大量根瘤不受控制地形成会阻碍根部功能。为了防止这种情况发生，豆科植物需要调节根瘤的分布和数量，但确切的机制此前尚不清楚。

最近，对一种豆科模式植物——日本莲花(Lotus japonicus)的研究发现，豆科植物根部与根瘤菌之间的相互作用具有周期性基因表达的特征，且每六小时有节律。这种节律性的基因表达会影响根部易受根瘤菌感染的区域以及根瘤的分布。

研究还发现，植物激素细胞分裂素对于维持这种基因表达节律至关重要。这项研究发表在《科学》杂志上，是由国立基础生物学研究所、奈良先端科学技术研究所、北海道大学、关西学院大学、理化学研究所和爱知教育大学合作完成的。

当根瘤菌感染豆科植物根部时，根表皮细胞会形成感染线，即膜状管状结构，将细菌引导至根内组织，在那里细菌可以固氮。根瘤菌感染主要发生在根尖后方的狭窄根部区域，称为易感区域。根尖细胞的不断生成不断产生新的易感区域。

理想情况下，感染丝会均匀分布在整个根部。然而，仔细检查会发现密集形成的感染丝与稀疏区域交替出现，这表明对根瘤菌的反应是间歇性的，而不是连续的。关于根部对根瘤菌随时间动态反应的详细研究一直缺乏。