Die Beziehungen zwischen Rhizobiumbakterien und den Hülsenfrüchten sind gegenseitige Beziehungen, bei denen die Hülsenfrüchte den Bakterien in speziellen Wurzelknollen Schutz bieten und die Bakterien den Hülsenfrüchten helfen, wichtige Stickstoffverbindungen zu bilden. Die Bakterien und die Pflanzen arbeiten zusammen, um spezielle Gene zu aktivieren und notwendige Proteine und andere Verbindungen herzustellen.
Erbsen, Bohnen, Klee und Luzerne sind Hülsenfrüchte mit der Fähigkeit, Beziehungen zu Rhizobiumbakterien aufzubauen. Diese Beziehung ist für die Landwirtschaft sehr nützlich, da Hülsenfrüchte ohne Stickstoffdünger angebaut werden können. Dieser Prozess hinterlässt oft genug Stickstoff im Boden, von dem später andere Pflanzenarten profitieren können, wodurch der Bedarf an Düngemitteln entfällt, selbst wenn Nicht-Leguminosen-Kulturen in die gleichen Räume rotiert werden.
Die Bakterien fixieren atmosphärischen Stickstoff in nutzbare Formen, können dies jedoch nur in Zusammenarbeit mit Hülsenfrüchten. Rhizobien sind die einzige Bakterienart, die diese Beziehung eingeht. Wenn die Hülsenfrüchte wachsen, setzen ihre Wurzeln Verbindungen frei, die Bakterien im Boden ihre Anwesenheit signalisieren.
Die Bakterien wiederum setzen Verbindungen frei, die die Wurzeln dazu anregen, ungewöhnliche Wurzelhaare mit Röhren zu bilden, in die die Bakterien eindringen können. Diese Röhrchen werden als Infektionsfäden bezeichnet. Erst wenn sich die Bakterien in den Wurzeln etabliert haben, bilden sich Knötchen.
