Las plantas tienen la impresionante capacidad de crear su propio alimento a través de la fotosíntesis. Sin embargo, las plantas a menudo requieren ayuda de los organismos en el suelo para adquirir los nutrientes que necesitan para funcionar correctamente. Tanto las bacterias como los hongos han desarrollado relaciones simbióticas con las plantas que ayudan a la especie a prosperar en una amplia variedad de entornos.

El conjunto de bacterias que residen dentro y alrededor de las raíces de las plantas se denominan rizosfera. Estas especies bacterianas que habitan en el suelo son increíblemente diversas. Aunque algunos pueden ser patógenos, la mayoría desempeñan roles en la promoción de la salud de las plantas. A cambio, las bacterias reciben nutrición de las plantas en forma de carbohidratos, aminoácidos y ácidos nucleicos.

Las bacterias llamadas rizobacterias pueden proteger las plantas mediante la producción de antibióticos o la absorción de metales tóxicos en el suelo. Además, las bacterias ayudan a las plantas accediendo a las reservas inutilizables de nutrientes en el suelo. Por ejemplo, las plantas carecen de la maquinaria molecular para utilizar el nitrógeno de la atmósfera directamente. En su lugar, toman nitrógeno en forma de amonio (NH4+) y nitrato (NO3- ), que es generado por bacterias que residen en el suelo.

Durante un proceso llamado fijación del nitrógeno, las bacterias que habitan en el suelo convierten el nitrógeno atmosférico en amoníaco. La fijación del nitrógeno requiere grandes cantidades de ATP que las bacterias derivan de los carbohidratos proporcionados por las plantas. Otros grupos de bacterias convierten el amoníaco en nitrato durante un proceso de dos pasos llamado nitrificación. Estos procesos proporcionan a las plantas formas de nitrógeno que pueden utilizar para sintetizar proteínas y ácidos nucleicos.

Los hongos también participan en relaciones simbióticas con las plantas. Los científicos creen que la relación mutualista entre las plantas y los hongos micorrizas fue una adaptación clave en la colonización exitosa de la tierra, ayudando a las plantas tempranas a adquirir elementos esenciales del suelo. Las micorrizas modernas intervienen en la adquisición de agua, la señalización del factor de crecimiento y la protección de la planta. Las ectomicorrizas cubren las raíces y ayudan a absorber el agua y los minerales. Al mismo tiempo, las micorrizas arbusculares están incrustadas dentro del tejido radicular, aumentando el contacto entre las células de la planta y los filamentos ramificados del hongo, llamados hifas.