发根农杆菌感染植物细胞产生许多不定根，这些不定根不断分支成毛状，故称之为毛状根或发状根。发根农杆菌的寄主范围非常广泛，但大部分是双子叶植物和裸子植物，单子叶植物较少。其所携带的质粒被称为Ri质粒，与Ti质粒一样，也可以根据侵染后形成的冠瘿碱来分类。发根农杆菌有三种菌株类型，分别为农杆碱型(agropine type)、甘露碱型(mannopine type)和黄瓜碱型(cucumber type)，共计可以诱导合成7种冠瘿碱。

(一)T-DNA的结构特点及功能

Ri质粒和Ti质粒在结构特点和功能上很相似，与转化相关的也有两个区域，即Vir区和T-DNA区。农杆碱型菌株的T-DNA具有两段不连续的边界序列(TL-DNA区和TR-DNA区)。其中TR区中具有aux(生长素合成)基因和ags(农杆碱合成)基因，它们与Ti质粒的aux和冠瘿碱合成基因同源，其他形成毛状根及其形态特征的rotA,rotB, roIC和rotD基因(称为core T-DNA)与Ti质粒同源性很低。其中rotB基因在Ri质粒转化植物细胞发生发根过程中起着关键作用。缺失突变和定点突变((site directed mutation)表明，TR-DNA上的生长素合成酶基因在转化初期具有重要作用，是产生不定根的关键，TL-DNA上的基因(roIA～rolD)可能对毛状根的形态特征及其生长有着重要作用。而甘露碱型和黄瓜碱型Ri质粒上由于只有单一T-DNA区(与农杆碱型Ri质粒的TL-DNA同源)，不具有生长素合成基因。

甘露碱型和黄瓜碱型Ri质粒的T-DNA区除25bp边界重复序列外，其他部分与Ti质粒同源性不高，但和农杆碱型Ri质粒的TL-DNA区有较高的同源性。甘露碱型Ri质粒和黄瓜碱型Ri质粒在它们的单一T-DNA区域上分别有编码甘露碱合成酶和黄瓜碱合成酶的基因，相当于农杆碱型Ri质粒的TR-DNA部分。这些合成酶基因只能在真核细胞中转录，不能在农杆菌中转录。

(二)Vir区的结构特点和功能

Vir区都位于复制起点和T区之间约20kb的范围内，距T-DNA 35kb。农杆碱型、甘露碱型和黄瓜碱型的Ri质粒的Vir区具有很高的保守性。Vir区基因不发生转移，与致瘤性无关，但它在T-DNA转移过程中起着十分重要的作用。Vir区由7个基因区组成，VirA为组成型表达，其他6个基因为诱导型表达，和Ti质粒的Vir区上的基因类似：首先发根农杆菌感染寄主后，被损伤的植物细胞合成特殊小分子如乙酰丁香酮等，VirA直接或间接感受植物细胞分泌的这类酚类化合物并结合成复合体，然后VirG基因的表达被激活，之后VirA和VirG基因对其他基因有启动和调节作用，从而发生感染。研究者原认为单子叶植物不受Ri质粒侵染的原因可能就是因为缺少如乙酰丁香酮这类的酚类化合物，但最近又报道指出，在小麦的种子和胚、玉米幼苗中也有这种小分子酚类化合物的存在。VirD基因编码两个分别为16.2kDa和4.7kDa大小的多肽，它们共同作用表现为限制性内切核酸酶活性，专一性地将T-DNA的两个25bp重复序列切断，使T-DNA转移。尽管其他基因的作用尚不明确，但已可见Ri质粒的Vir区与Ti质粒的Vir区同源，功能上也可能相似：将游离的T-DNA以某种方式转移并整合到植物核基因组中，对侵染有很重要的作用。Vir基因的表达也受到启动子的调控，因此可以利用强表达的启动子或相应的增强子来提高Vir基因的表达而提高侵染力。