A fixação biológica de nitrogênio é um processo essencial para a ciclagem desse nutriente no ecossistema, realizado por bactérias diazotróficas que convertem o N2 atmosférico em amônia, forma assimilável pelas plantas. Essa simbiose natural, como em leguminosas com rizóbios, inspira a biotecnologia moderna: cientistas buscam transferir genes de nitrogenase (complexo enzimático chave) para organelas vegetais como plastídios e mitocôndrias, que possuem origem endossimbiótica semelhante a bactérias. O objetivo é tornar culturas como milho e trigo autossuficientes em nitrogênio, reduzindo a dependência de fertilizantes industriais, cuja produção consome muita energia e gera gases de efeito estufa. Essa abordagem enfrenta desafios como a sensibilidade da nitrogenase ao oxigênio, exigindo microambientes protegidos dentro das organelas.