Mối quan hệ giữa vi khuẩn rhizobium và cây họ đậu là mối quan hệ tương hỗ trong đó cây họ đậu cung cấp cho vi khuẩn nơi trú ẩn trong các nốt sần rễ đặc biệt và vi khuẩn giúp cây họ đậu hình thành các hợp chất nitơ quan trọng. Vi khuẩn và thực vật hoạt động cùng nhau để kích hoạt các gen đặc biệt và tạo ra các protein cần thiết và các hợp chất khác.
Đậu Hà Lan, đậu, cỏ ba lá và cỏ linh lăng đều là cây họ đậu có khả năng hình thành mối quan hệ với vi khuẩn rhizobium. Mối quan hệ này rất hữu ích cho nông nghiệp, vì cây họ đậu có thể được trồng mà không cần phân đạm. Quá trình này thường để lại đủ nitơ trong đất mà các loại cây khác có thể được hưởng lợi sau này, giúp loại bỏ nhu cầu phân bón ngay cả khi luân phiên các loại cây không phải họ đậu vào cùng một không gian.Vi khuẩn cố định nitơ trong khí quyển thành các dạng có thể sử dụng được, nhưng chúng chỉ có thể làm như vậy khi hợp tác với các cây họ đậu. Rhizobia là loại vi khuẩn duy nhất hình thành mối quan hệ này. Khi cây họ đậu phát triển, rễ của chúng tiết ra các hợp chất báo hiệu sự hiện diện của chúng đối với vi khuẩn trong đất.
Đến lượt mình, vi khuẩn tiết ra các hợp chất kích thích rễ hình thành các lông rễ bất thường với các ống để vi khuẩn xâm nhập. Các ống này được gọi là các sợi lây nhiễm. Chỉ khi vi khuẩn được hình thành trong rễ thì các nốt sần mới được hình thành.
