Symbiotyczne (biologiczne) wiązanie azotu to proces, w którym następuje zmiana azotu atmosferycznego na biologicznie użyteczny amoniak. Jest on następnie wykorzystywany przez rośliny do budowy aminokwasów, białek, kwasów nukleinowych i innych związków niezbędnych do życia. Proces ten występuje tylko w świecie roślin i jest wspomagany przez wyspecjalizowane gatunki bakterii. U roślin strączkowych i wieloletnich motylkowych żyją one w brodawkach korzeniowych.

Najlepiej poznane i mające największe znaczenie dla rolnictwa są bakterie z rodzaju Rhizobium. Nie potrafią one jednak wiązać azotu z atmosfery, dopóki nie skolonizują korzeni właściwego sobie gatunku strączkowych. Poza nimi w glebie występują bakterie wolno żyjące, mające zdolność wiązania azotu atmosferycznego także bez symbiozy z rośliną strączkową. Wszystkie te bakterie zwane są potocznie rizobiami. Rizobia to powszechnie występujący element flory glebowej, zwłaszcza tam, gdzie uprawia się rośliny motylkowate. Dla ludzi, roślin i zwierząt są nietoksyczne.

W ramach symbiozy roślina dostarcza bakteriom znaczne ilości cukrów pochodzących z fotosyntezy i soli mineralnych. Rizobia z kolei zaopatrują roślinę w azot w formie amoniaku. Szacuje się, że w fazie intensywnego wiązania azotu rośliny kierują 20–30 proc. swoich asymilatów do brodawek korzeniowych. Powszechnie uważa się, że roślinom łatwiej jest i z mniejszym nakładem energetycznym pobierać azot z gleby, niż korzystać za pośrednictwem bakterii z jego zasobów w powietrzu.

Przebieg symbiozy

Wkrótce po rozpoczęciu przez roślinę wzrostu, rizobia wnikają poprzez włośniki do korzeni i tam się mnożą. W reakcji na to rośliny formują brodawki na powierzchni korzeni, widoczne już w tydzień po infekcji. Wewnątrz brodawek bakterie rozwijają się w formy zwane bakteroidami. To one mają dopiero zdolność asymilacji azotu atmosferycznego.

Brodawki na korzeniach roślin można zauważyć już w 2–3 tygodnie po siewie. U grochu i bobiku są okrągłe i mogą osiągać wielkość nasion grochu. Powstają zarówno na korzeniu głównym, jak i korzeniach bocznych. Ich żywot nie trwa jednak długo. Równie szybko jak powstają, tak i zamierają. Dlatego podczas wegetacji stale powstają na nowo, a ich liczba z reguły nie przekracza 100 na jednej roślinie. U łubinów brodawki występują w postaci zgrubień korzenia palowego, często pokaźnych rozmiarów.