Wurzelknöllchen, durch symbiontische, Stickstoff fixierende Knöllchenbakterien (z.B. Rhizobium, Bradyrhizobium) hervorgerufene knollige Schwellungen an den Wurzeln von Leguminosen und anderen Pflanzen, z.B. Sanddorn, Casuarina, Gagelstrauch und Ölweide. Die Knöllchenbildung läuft in mehreren Stadien ab. Zunächst erfolgen die genetisch manifestierte Erkennung des Symbiosepartners und die Anheftung des Bakteriums an die Haarwurzeln. Durch Bildung eines Invasionsschlauches dringt das Bakterium in die Haarwurzel ein und wandert über diesen Schlauch zur Hauptwurzel. Innerhalb der Pflanzenzellen bilden sich anschließend die Bacteroide, deformierte Bakterienzellen, die die Fähigkeit zur Stickstoff-Fixierung besitzen. Durch weitere Zellteilung sowohl der Pflanzen- als auch der Bakterienzellen erfolgt die Bildung des reifen Wurzelknöllchens. ( vgl. Abb. )

Wurzelknöllchen: Ablauf der Bildung von Wurzelknöllchen nach der Infektion einer Leguminose durch Rhizobium. 1 Die Rhizobium-Zelle erkennt den Symbiosepartner und heftet sich an ihn an; 2 Durch Ausscheidung so genannter Nod-Faktoren kräuselt sich das Wurzelhaar; 3Rhizobium dring in das Wurzelhaar ein und vermehrt sich im Infektionsschlauch; 4 Die von Rhizobium besiedelten sowie benachbarte Pflanzenzellen werden zur Teilung angeregt; innerhalb der Pflanzenzellen bilden sich Bateroide; ganz unten die Gesamtansicht der Pflanze mit den ausgebildeten Wurzelknöllchen