ديسوتروف

• الريزوبيا - وهي الأنواع التي ترتبط بالبقوليات، وهي نباتات من عائلة البقوليات . يرتبط الأكسجين بالليغيموغلوبين في العقد الجذرية التي تؤوي البكتيريا التكافلية، ويتم توفيره بمعدل لا يضر بالنيتروجيناز . ^{[ 3 ]}
• فرانكياس - مثبتات النيتروجين " الأكتينوريزية ". تصيب هذه البكتيريا الجذور أيضًا، مما يؤدي إلى تكوين عُقيدات. تتكون عُقيدات الأكتينوريزية من عدة فصوص، لكل فص منها بنية مشابهة للجذر الجانبي. تستطيع فرانكياس الاستيطان في النسيج القشري للعُقيدات، حيث تُثبّت النيتروجين. ^{[ 4 ]} تُنتج نباتات الأكتينوريزية وفرانكياس أيضًا الهيموجلوبين. ^{[ 5 ]} دورها أقل وضوحًا من دور الريزوبيا. ^{[ 4 ]} على الرغم من أنه بدا في البداية أنها تسكن مجموعات من النباتات غير المرتبطة ( مثل أشجار الألدر ، والصنوبر الأسترالي ، والياسمين الكاليفورني ، والآس المستنقعي ، والبيتربرش ، والدرياس )، إلا أن مراجعات تطور كاسيات البذور تُظهر قرابة وثيقة بين هذه الأنواع والبقوليات. ^{[ 6 ] [ 4 ]} تشير هذه الحواشي إلى التطور الفردي لهذه النسخ المتماثلة وليس إلى التطور السلالي. بمعنى آخر، تم إيقاظ جين قديم (من قبل تباعد كاسيات البذور وعاريات البذور ) غير مستخدم في معظم الأنواع وإعادة استخدامه في هذه الأنواع.
• البكتيريا الزرقاء - يوجد أيضًا أنواع من البكتيريا الزرقاء التكافلية. يرتبط بعضها بالفطريات كالأشنات ، وبالحزازيات الكبدية ، وبالسراخس ، وبالسيكاديات . ^{[ 3 ]} لا تُكوّن هذه البكتيريا عُقيدات (في الواقع ، لا تمتلك معظم النباتات جذورًا). تعمل الخلايا المتغايرة على منع دخول الأكسجين، كما ذُكر سابقًا. يُعدّ ارتباطها بالسرخس ذا أهمية زراعية: فالسرخس المائي أزولا الذي يؤوي بكتيريا الأناباينا يُعدّ سمادًا أخضرًا هامًا لزراعة الأرز . ^{[ 3 ]}
• على الرغم من وجود بكتيريا تثبيت النيتروجين في أمعاء العديد من الحيوانات، إلا أن تركيز الأمونيا عادةً ما يكون كافيًا لكبح تثبيت النيتروجين. ^{[ 3 ]} تسمح النمل الأبيض الذي يتغذى على نظام غذائي منخفض النيتروجين ببعض التثبيت، لكن مساهمته في إمداد النمل الأبيض بالنيتروجين ضئيلة. قد تكون ديدان السفن هي النوع الوحيد الذي يستفيد بشكل كبير من الكائنات المتعايشة في أمعائه. ^{[ 3 ]}

• اللاهوائيات - وهي كائنات لاهوائية إجبارية لا تستطيع تحمل الأكسجين حتى لو لم تكن تثبت النيتروجين. تعيش هذه الكائنات في بيئات منخفضة الأكسجين، مثل التربة والمواد النباتية المتحللة. يُعدّ الكلوستريديوم مثالًا على ذلك. تُعدّ البكتيريا المختزلة للكبريتات مهمة في رواسب المحيطات (مثل ديسولفوفيبرايو )، وبعض أنواع الميثانوجينات الأركية، مثل ميثانوكوكوس ، تثبت النيتروجين في الطين وأمعاء الحيوانات ^{[ 3 ]} والتربة الخالية من الأكسجين. ^{[ 7 ]}
• اللاهوائيات الاختيارية - تستطيع هذه الأنواع النمو بوجود الأكسجين أو بدونه، لكنها لا تثبت النيتروجين إلا في الظروف اللاهوائية. وغالبًا ما تستهلك الأكسجين بنفس سرعة توفره، مما يُبقي كمية الأكسجين الحر منخفضة. ومن أمثلتها: كليبسيلا الرئوية ، وباينيباسيلوس بوليميكسا ، وباسيلوس ماسيرانس ، وإشريكية متوسطة . ^{[ 3 ]}
• الكائنات الهوائية - تحتاج هذه الأنواع إلى الأكسجين للنمو، ومع ذلك، فإن إنزيم النيتروجيناز لديها يضعف عند تعرضه للأكسجين. تُعدّ بكتيريا أزوتوباكتر فيني لاندي أكثر هذه الكائنات دراسةً. فهي تستخدم معدلات تنفس عالية جدًا ومركبات واقية لمنع تلف الأكسجين. كما تُقلل العديد من الأنواع الأخرى مستويات الأكسجين بهذه الطريقة، ولكن بمعدلات تنفس أقل وقدرة تحمل أقل للأكسجين. ^{[ 3 ]}
• تُنتج البكتيريا الضوئية الأكسجينية ( البكتيريا الزرقاء ) الأكسجين كمنتج ثانوي لعملية التمثيل الضوئي ، إلا أن بعضها قادر على تثبيت النيتروجين أيضًا. هذه بكتيريا مستعمرة ذات خلايا متخصصة ( الخلايا المغايرة ) تفتقر إلى خطوات توليد الأكسجين في عملية التمثيل الضوئي. ومن أمثلتها Anabaena cylindrica و Nostoc commune . تفتقر أنواع أخرى من البكتيريا الزرقاء إلى الخلايا المغايرة ، ولا تستطيع تثبيت النيتروجين إلا في ظروف الإضاءة المنخفضة ومستويات الأكسجين المتدنية (مثل Plectonema ). ^{[ 3 ]} بعض أنواع البكتيريا الزرقاء، بما في ذلك الأنواع البحرية الوفيرة Prochlorococcus و Synechococcus، لا تُثبّت النيتروجين، ^{[ 8 ]} بينما تُعدّ أنواع أخرى من البكتيريا الزرقاء البحرية، مثل Trichodesmium و Cyanothece ، من المساهمين الرئيسيين في تثبيت النيتروجين في المحيطات. ^{[ 9 ]}
• لا تُنتج البكتيريا الضوئية اللاهوائية الأكسجين أثناء عملية التمثيل الضوئي، إذ تمتلك نظامًا ضوئيًا واحدًا فقط لا يستطيع تحليل الماء. ويُعبَّر عن إنزيم النيتروجيناز في ظل نقص النيتروجين. في الوضع الطبيعي، يُنظَّم التعبير الجيني عبر آلية التغذية الراجعة السلبية من أيون الأمونيوم المُنتَج، ولكن في غياب النيتروجين (N₂ ₎ ، لا يتكوّن الناتج، ويستمر إنتاج الهيدروجين (H₂ ₎ دون انقطاع [الهيدروجين الحيوي]. من الأمثلة على هذه الأنواع: Rhodobacter sphaeroides و Rhodopseudomonas palustris و Rhodobacter capsulatus . ^{[ 10 ]}

سماد دياتروف هو نوع من الأسمدة الحيوية التي تستخدم الكائنات الدقيقة المثبتة للنيتروجين لتحويل النيتروجين الجزيئي (N₂ ₎ إلى أمونيا (وهي شكل من أشكال النيتروجين المتاح للمحاصيل). تُستخدم هذه العناصر النيتروجينية في عملية تخليق البروتين في النباتات. تُسمى هذه العملية برمتها لتثبيت النيتروجين بواسطة دياتروف بالتثبيت الحيوي للنيتروجين. يمكن إجراء هذا التفاعل الكيميائي الحيوي في ظروف درجة الحرارة والضغط العادية، لذا فهو لا يتطلب ظروفًا قاسية أو محفزات خاصة في إنتاج الأسمدة. وبالتالي، فإن إنتاج النيتروجين المتاح بهذه الطريقة يُعدّ رخيصًا ونظيفًا وفعالًا. يُعد سماد البكتيريا المثبتة للنيتروجين سمادًا حيويًا مثاليًا وواعدًا. ^{[ 12 ]}

أدى التكافل بين جذور المحاصيل البقولية وبكتيريا الريزوبيا (نوع من الكائنات المثبتة للنيتروجين) إلى استخدام المجتمعات الزراعية للبقوليات كوسيلة لزيادة خصوبة التربة منذ القدم. ويمكن اعتبار هذه البكتيريا سمادًا حيويًا طبيعيًا يوفر النيتروجين المتاح في التربة. ومن خلال زراعة المحاصيل البقولية جنبًا إلى جنب مع محاصيل أخرى، يستطيع المزارعون الاستفادة من خصائص تثبيت النيتروجين لدى بكتيريا الريزوبيا لزيادة خصوبة التربة وإنتاجية المحاصيل ^{[ 13 ]} .

تشمل الأسمدة الحيوية المثبتة للنيتروجين المستخدمة اليوم بكتيريا الريزوبيوم، والأزوتوباكتر ، والأزوسبيريليوم، والطحالب الخضراء المزرقة (جنس من البكتيريا الزرقاء). تُستخدم هذه الأسمدة على نطاق واسع، وقد بدأ إنتاجها صناعيًا. حتى الآن، يمكن تقسيم الأسمدة الحيوية المثبتة للنيتروجين المتوفرة في السوق إلى أسمدة سائلة وأسمدة صلبة. تُصنع معظم الأسمدة عن طريق التخمير السائل. بعد التخمير، تُعبأ البكتيريا السائلة، وهي السماد السائل، كما يمكن امتصاص السائل المخمر باستخدام الخث المعقم ومواد ماصة أخرى لتكوين سماد ميكروبي صلب. تُساهم هذه الأسمدة المثبتة للنيتروجين في زيادة إنتاج القطن، والأرز، والقمح، والفول السوداني، واللفت، والذرة، والذرة الرفيعة، والبطاطس، والتبغ، وقصب السكر، والعديد من الخضراوات.