Nitrogen adalah salah satu unsur kimia yang paling melimpah di atmosfer. Namun, bentuk yang paling umum, molekul nitrogen N2, tidak dapat diakses oleh organisme karena sangat stabil. Namun, nitrogen adalah bagian penting dari protein, semuanya memiliki ujung amino, di mana ada molekul nitrogen. Ada proses fisik yang memungkinkan konversi nitrogen atmosfer menjadi nitrogen yang dapat digunakan, tetapi konversi ini sangat sedikit. Namun, ada organisme yang mampu mengambil nitrogen atmosfer dan menghasilkan molekul nitrogen yang dapat digunakan oleh makhluk hidup. Organisme ini yang kita sebut fiksatif berada di bakteri dan archaea, terutama bakteri dari genus Rizobium , dan biasa disebut rhizobia. Baca lebih lanjut tentang fiksasi nitrogen dalam artikelnya di sini .
Mikroorganisme ini sangat erat hubungannya dengan akar beberapa tanaman. Serikat yang paling terkenal adalah yang mereka bentuk dengan spesies kacang-kacangan ( Fabaceae ). Pada akar sayuran ini terbentuk penebalan akar, membentuk bintil-bintil, tempat bakteri tumbuh di dalam tanaman secara simbion. Kacang-kacangan menyediakan energi dan materi bagi bakteri sebagai ganti molekul nitrogen yang digunakan oleh kacang-kacangan untuk membentuk proteinnya. Ini telah digunakan selama bertahun-tahun untuk rotasi tanaman, sebelum aplikasi pupuk. Karena dengan cara ini dimungkinkan untuk memperkaya tanah dengan nitrogen, dengan eksudat kacang-kacangan, sehingga tanaman lain dapat menggunakannya nanti. Munculnya pupuk kaya nitrogen adalah masalah karena polusi tanah dan air yang terkait dengan kelebihan nitrogen, baca lebih lanjut di sini . Inilah sebabnya mengapa pembentukan spesies bakteri baru yang mampu membentuk bintil dengan spesies tanaman, melalui rekayasa genetika, dapat membantu meringankan masalah yang terkait dengan budidaya ekstensif.
Penyatuan antara legum dan rhizobia sangat erat, bakteri hidup di dalam sitoplasma sel akar. Pada kelompok lain seperti rosaceae atau rerumputan, mereka juga memiliki beberapa genera dalam barisannya yang mampu menampung simbion jenis ini, seperti padi, gandum atau jagung, bakteri ini hidup di dalam akar, tetapi di ruang antar sel.
Bakteri yang mampu membentuk rhizobia juga tersebar pada berbagai taksa, baik pada proteobakteri alfa maupun beta. Juga dalam genus yang sama kita dapat menemukan spesies yang mampu bersimbiosis dengan tanaman dan lainnya yang bersifat patogen. Hal ini berspekulasi pada hipotesis bahwa gen yang terkait dengan kemampuan untuk membentuk simbiosis dengan tanaman memiliki anteseden yang sama dan diturunkan melalui transfer horizontal antara spesies yang berbeda dalam kelompok yang terpisah.
Dalam proses simbiosis, kedua partisipan (bakteri dan akar) memancarkan sinyal ke tanah yang dikenali oleh yang lain dan merangsang pendekatan mereka. Dengan cara ini akar dirangsang untuk membentuk bulu-bulu akar dan bakteri masuk melaluinya sampai mencapai bintil-bintil yang telah dibentuk tanaman untuk menyimpan bakteri.