Pembentukan Simbiosis antara Rhizobium dan Legume

Simbiosis antara rhizobium dengan legume dicirikan oleh pembentukan stuktur bintil akar pada tanaman inang. Pembentukan bintil akar tersebut diawali dengan sekresi produk metabolisme tanaman ke daerah perakaran yang menstimulasi pertumbuhan bakteri. Stimulasi tersebut tidak hanya terjadi pada rhizobium melainkan juga terjadi juga pada bakteri lain yang ada di daerah sekitar perakara (rhizosfer).Jika di daerah rhizosfer terdapat bakteri rhizobiummaka bakteri tersebut akan tumbuh mencapai kerapatan sel yang tinggi. Secara umum, tahapan pembentukan bintil akar pada tanaman legum terjadi melalui beberapa tahapan yang antara lain:

1. Pengenalan pasangan yang kompatibel antara tanaman dengan bakteri yg diikuti oleh pelekatan bakteri rhizobium pada permukaan rambut akar tanaman.
2. Invasi bakteri pada rambut akar melalui pembentukan benang infeksi [infection thread].
3. Perjalanan bakteri menuju akar utama melalui benang infeksi.
4. Pembentukan sel-sel bakteri yang mengalami devormasi, yang disebut sebagai bakteroid,di dalam sel tanaman.
5. Pembelahan sel pada tanaman dan bakteri sehingga terbentuk bintil akar.

Melekatnya rhizobium pada akar terjadi karena permukaan rhizobium dan bradyrhizobium mengandung protein pelekat yang disebut rhicadhesin. Rhicadesin adalah protein pelekat kalsium yang berfungsi dalam pengikatan kompleks pada permukaan rambut akar. Di samping itu, terdapat senyawa lain yang berperan dalam pengikatan bakteri yaitu lectin yang merupakan protein yang mengandung karbohidrat.

Penetrasi awal sel bakteri ke rambut akar dimulai dengan melekatkan dirinya pada ujung rambut akar. Setelah melekat, ujung rambut akar tersebut akan menggulung karena karena bakteri mengeluarkan senyawa yang disebut senyawa faktor dot. Senyawa faktor dot tersebut diketahui dapat menstimulasi pembelahan sel tanaman dan terbentuklah bintil akar. Bakteri kemudian memasuki rambut akar dan kemudian menginduksi pembentukan benang infeksi yang berupa tabung selulosa. Bakteri tersebut kemudian tumbuh ke arah sel-sel tanaman yang terdapat dalam akar.

Bakteri yang hidup dalam akar tersebut kemudian dengan cepat berkembang dan mengalami perubahan struktur menjadi bercabang atau biasa disebut bakteroid. Bakteroid tersebut dikelilingi oleh membran sel tanaman yang disebut membran peribakteroid.