Bintil akar adalah hasil simbiosis tanaman dari jenis Leguminosae dengan Rhizobium yang mampu melakukan penambatan N2. Bintil akar terbentuk melalui serangkaian proses yang diawali kolonisasi bakteri Rhizobium pada rambut akar tanaman polong. Kolonisasi bakteri Rhizobium ini diduga bisa terjadi karena adanya suatu protein tanaman yang disebut "lektin" yang rnungkin berinteraksi dengan Rhizobium spesiifik sehingga memungkinkan tanaman untuk mengenal dan menerima tipe Rhizobium yang cocok.
Rhizobium masuk tumbuhan inang melalui rambut akar yang kemudian berubah bentuk karena substansi seperti hormon yang dihasilkan oleh bakteri. Kemudian bakteri bermigrasi ke dalam struktur seperti benang, memperbanyak diri yang pada akhirnya bakteri tersebut tersebar di sepanjang rambut akar sampai ke jaringan akar. Kolonisasi sel-sel akar dalam jaringan tanaman inang terjadi apabila bakteri dibebaskan dari benang infeksi dan hal ini melibatkan enzim pektinase dari Rhizobium dan selulase dari sel tanaman.
Dalam perkembangannya bakteri secara terus menerus mengalami modifikasi baik struktur maupun fungsi dan menjadi bakteroid yang kaya enzim nitrogenase, suatu enzim yang mampu mengikat/menambat nitrogen. Satu atau beberapa bakteroid dilindungi oleh struktur bermembran yang mungkin merupakan tempat terbentuknya pigmen merah, leghaemoglobin. Pigmen ini menentukan ciri warna bintil akar yang aktif menambat nitrogen. Bakteri simbiotik mampu mengikat nitrogen bebas bila memenuhi 3 persyaratan pokok seperti :
1. adanya bintil akar;
2. terjadinya diferenensiasi bakteri menjadi bakteroid;
3. menghasilkan leghaemoglobin
Selain hal tersebut di atas, faktor lingkungan juga dapat mempengaruhi penambatan nitrogen pada tanaman jenis legum seperti temperatur, kelembaban, air, salinitas, pH, nutrien dan adanya bakteri Rhizobium yang cocok.
Proses Penambatan Nitrogen Pada Bintil Akar
Proses tersebut membutuhkan sumber elektron dan proton, molekul ATP, kompleks enzim nitrogenase. Sumber elektron dan proton berasal dari karbohidrat yang ditranslokasikan dari daun kemudian di respirasikan oleh bakteri. Respirasi karbohidrat dalam bakteroid menyebabkan reduksi NAD+ menjadi NADH atau NADP+ menjadi NADPH dan juga terjadi reduksi flavodoksin. NADH, NADPH dan flavodoksin kemudian mereduksi feredoksin atau protein yang sama yang efektif mereduksi N2 menjadi NH4+.
NH4+ yang terbentuk akan ditranslokasikan dari bakteroid sebelum dapat dimetabolisme dan digunakan oleh tanaman inang. Dalam sitosol sel-sel yang mengandung bakteroid, NH4+ diubah menjadi glutamin, asam glutamat dan asparagin, sedangkan pada beberapa spesies tertentu NH4+ dapat diubah menjadi senyawa-senyawa kaya nitrogen yang disebut ureida. Dua macam ureida pokok pada tanaman legum adalah allantoin dan asam allantoik.
Asparagin dan ureida, lewat sel transfer masuk ke dalam saluran xilem kemudian diangkut ke akar dan batang. Di sini senyawa-senyawa tersebut dipecah kembali menjadi NH3+ dan secara cepat diubah menjadi asam-asam amino, amida dan protein.
