Heterocyst

De bacteriën kunnen ook een symbiotische relatie aangaan met bepaalde planten. In een dergelijke relatie reageren de bacteriën niet op de beschikbaarheid van stikstof, maar op signalen die de plant afgeeft voor de differentiatie van heterocysten. Tot 60% van de cellen kan heterocyst worden, waarbij vaste stikstof aan de plant wordt geleverd in ruil voor vaste koolstof. Het is niet bekend welk signaal de plant afgeeft en in welke fase van het heterocyst-differentiatie het zich bevindt. Vermoedelijk werkt het door de plant geproduceerde symbiotische signaal vóór de activering van NctA, aangezien hetR vereist is voor de symbiotische heterocystdifferentiatie. Voor de symbiotische associatie met de plant is nctA nodig, aangezien de bacteriën met gemuteerd nctA geen planten kunnen infecteren.

Anabaena-AzollaEdit

Azolla caroliniana plant

Een opmerkelijke symbiotische relatie is die van Anabaena cyanobacteria met Azolla planten. Anabaena leeft op de stengels en in de bladeren van Azolla-planten. De Azolla-plant ondergaat fotosynthese en levert vaste koolstof die de Anabaena gebruikt als energiebron voor dinitrogenases in de heterocystencellen. In ruil daarvoor kunnen de heterocysten de vegetatieve cellen en de Azolla-plant voorzien van stikstof in de vorm van ammoniak, die de groei van beide organismen ondersteunt.

Deze symbiotische relatie wordt door de mens in de landbouw geëxploiteerd. In Azië worden Azolla-planten met Anabaena-soorten gebruikt als biofertilizer waar stikstof een beperkende factor is, alsook in diervoeder. Verschillende stammen van Azolla-Anabaena zijn geschikt voor verschillende omgevingen en kunnen leiden tot verschillen in gewasproductie. Rijstgewassen die met Azolla-Anabaena als biologische meststof worden geteeld, blijken een veel grotere hoeveelheid en kwaliteit van de oogst op te leveren dan gewassen zonder de cyanobacterie. Azolla-Anabaena-planten worden gekweekt voor en na het planten van rijstgewassen. Naarmate de Azolla-Anabaena-planten groeien, hopen zij vaste stikstof op ten gevolge van de werking van de nitrogenase-enzymen en de organische koolstof die afkomstig is van de fotosynthese door de Azolla-planten en de Anabaena-vegetatieve cellen. Wanneer de Azolla-Anabaena-planten sterven en ontbinden, geven zij grote hoeveelheden stikstof, fosfor, organische koolstof en vele andere nutriënten af aan de bodem, waardoor een rijke omgeving ontstaat die ideaal is voor de groei van rijstgewassen.

De relatie tussen Anabaena en Azolla is ook onderzocht als een mogelijke methode om verontreinigende stoffen uit het milieu te verwijderen, een proces dat bekend staat als fytoremediatie. Anabaena sp. samen met Azolla caroliniana is succesvol gebleken in het verwijderen van uranium, een toxische verontreinigende stof veroorzaakt door mijnbouw, evenals de zware metalen kwik(II), chroom(III), en chroom(VI) uit verontreinigd afvalwater.