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Die Sojabohne (Glycine max) gehört neben Mais, Weizen und Reis zu den wichtigsten Kulturpflanzen der Welt; jedes Jahr werden weltweit über 400 Millionen Tonnen geerntet, die größten Anbauländer sind Brasilien, die USA und Argentinien. Dank ihres hohen Eiweiß- und Ölgehalts dient sie der Herstellung von Lebensmitteln, Futtermitteln und Industrieprodukten. Vor etwa 6.000 bis 9.000 Jahren wurde sie aus ihrer Wildform (Glycine soja) domestiziert; archäologische und genetische Untersuchungen deuten darauf hin, dass dies in Nordchina begann.

Wie alle Kulturpflanzen benötigt Soja große Mengen Stickstoff für gesundes Wachstum und hohe Erträge. Etwa 78 Prozent der Erdatmosphäre bestehen aus Stickstoff, allerdings in elementarer Form, die Pflanzen nicht direkt nutzen können. Sojapflanzen können jedoch eine Symbiose mit Bodenbakterien der Gattung Bradyrhizobium eingehen und von ihnen stickstoffhaltige Verbindungen erhalten, die sie für ihr Wachstum und den Aufbau von DNA und Proteinen verwenden. In der Gegenrichtung gibt die Pflanze einen Teil der energiereichen Photosyntheseprodukte an die Bakterien ab.

In der Symbiose leben die Bradyrhizobien nicht frei im Boden, sondern im Inneren der Wurzelknöllchen. Diese Verdickungen der Wurzel beherbergen die Bakterien und schaffen die Bedingungen, unter denen sie Stickstoff aus der Atmosphäre umwandeln können. Mithilfe des Enzyms Nitrogenase wird elementarer Stickstoff (N₂) in pflanzenverfügbare Verbindungen wie Ammonium (NH₄⁺) und Nitrat (NO₃⁻) überführt — diesen Vorgang nennt man Stickstofffixierung. Die Reaktion ist sehr sauerstoffempfindlich. Das eisenhaltige Protein Leghämoglobin bindet den Sauerstoff im Inneren des Knöllchens und verleiht aktiven Wurzelknöllchen zugleich ihre charakteristische rosa bis rötliche Färbung.

Die Besiedelung verläuft in vier Schritten. Die Sojabohnenwurzel gibt Signalstoffe in den Boden ab; die Bradyrhizobien erkennen diese Signale und antworten mit eigenen Signalstoffen. Ein Wurzelhaar wächst in Richtung der Bakterien, krümmt sich um sie und schließt sie ein. In seinem Inneren entsteht ein Infektionsschlauch, der von der Wurzelhaarspitze bis in die Wurzel wächst; die Bradyrhizobien vermehren sich darin und gelangen so ins Wurzelinnere. Dort bildet die Pflanze das Wurzelknöllchen als neues Organ, nimmt die Bakterien in ihre Zellen auf, und die Versorgung mit stickstoffhaltigen Verbindungen beginnt.

Soja gehört zu den am besten untersuchten Nutzpflanzen und dient als Modellorganismus; viele der an ihr gewonnenen Erkenntnisse können auch auf andere Pflanzen übertragen werden. Untersucht werden unter anderem Wurzelsymbiosen, Nährstoffaufnahme und Krankheitsresistenzen. Diese Forschung hilft, Erträge zu sichern und den Einsatz von Dünger und Pflanzenschutzmitteln zu verringern. Die beiden Aufnahmen an dieser Station zeigen übrigens nicht Soja, sondern den Japanischen Hornklee (Lotus japonicus) und eine Bohne — beides ebenfalls Hülsenfrüchtler.