Имеются ли различия между эффективными и неэффективными расами клубеньковых бактерий? До сих пор таких различий в форме или в поведении бактерий на искусственных питательных средах не удалось найти. Но клубеньки, образованные эффективными и неэффективными расами бактерий, несколько различаются. Существует мнение, что эффективность связана объемом зараженных бактериями тканей корня (у эффективных рас он в 4—6 раз больше, чем у неэффективных) и длительностью функционирования этих тканей.

В зараженных эффективными бактериями тканях всегда обнаруживаются бактероиды и красный пигмент. Его называют леггемоглобином или легоглобином, то есть гемоглобином бобовых (от латинского названия семейства бобовых — легуминозе). При химическом анализе этот пигмент оказался очень близким к гемоглобину крови, что и послужило основанием для его названия. Гемоглобин бобовых имеет важное значение не только потому, что это пока единственный представитель гемоглобинов, обнаруженных в растениях, но также и потому, что его образование возможно только при симбиозе бобовых растений с клубеньковыми бактериями. Ни бобовые, ни клубеньковые бактерии, взятые в отдельности, не обладают способностью образовывать это вещество.

Неэффективные клубеньки имеют меньший объем инфицированной ткани, в них отсутствует леггемоглобин, бактероиды обнаруживаются не всегда и выглядят иначе, чем в эффективных клубеньках. Эти морфолого-биохимические отличия используют для выделения эффективных рас клубеньковых бактерий. Влияние внешних условий на фиксацию клубеньковыми бактериями атмосферного азота можно показать на нескольких примерах. Так, значительную роль в эффективности азотфиксации играет содержание в почве азотнокислых и аммиачных солей. В начальных фазах развития бобового растения и образования клубеньков присутствие в почве небольших количеств этих солей оказывает благоприятное влияние, а позже это же количество азота (особенно нитратной его формы) угнетает азотфиксацию.

Следовательно, чем богаче почва доступным для растения азотом, тем слабее фиксация азота. Азот, содержащийся в почве, так же как и находящийся в теле растения, как бы препятствует привлечению новых его порций из атмосферы. Среди других элементов пищи растений отмечено влияние на азотфиксацию молибдена. При добавлении небольших порций этого элемента в почву азота накапливается в растении заметно больше. Объясняется это, по-видимому, тем, что молибден входит в состав ферментов, осуществляющих фиксацию атмосферного азота.

В настоящее время достоверно установлено, что бобовые, выращиваемые на почвах, содержащих недостаточное количество молибдена, развиваются удовлетворительно и образуют клубеньки, но совершенно не усваивают атмосферный азот. Оптимальное количество молибдена для эффективной симбиотической азотфиксации составляет около 100 г молибдата натрия на 1 га.