Los cereales son incapaces de formar simbiosis con bacterias diazotróficas y los rendimientos de sus cultivos son normalmente incrementados mediante la adición de fertilizantes nitrogenados de síntesis química. El costo de los fertilizantes químicos es prohibitivo para los agricultores pobres, que apenas los utilizan, con la consecuencia de tener rendimientos de cosecha extremadamente bajos. Por otro lado, el uso extensivo de fertilizantes nitrogenados sintéticos en los países desarrollados plantea enormes amenazas ambientales que deben ser abordadas.

Se están desarrollando una serie de proyectos de investigación con el objetivo a largo plazo de aumentar la productividad de los cultivos de cereales. Estos proyectos pretenden que las plantas adquieran parte del nitrógeno de la atmósfera en lugar de a partir de fertilizantes nitrogenados sintéticos. Este enfoque tiene la ventaja de que la tecnología desarrollada se transmitiría a través de las semillas y podría ser genérica para los cereales.

La transferencia de genes bacterianos de nitrogenasa a la planta es el eje fundamental de este tipo de proyectos. Se han identificado al menos dos barreras que han mermado tradicionalmente este enfoque de ingeniería directa de fijación de nitrógeno en cereales: la conocida sensibilidad de la nitrogenasa al O2 (el subproducto de la fotosíntesis de las plantas) y la aparente complejidad genética y bioquímica de la biosíntesis de la nitrogenasa. Sin embargo, avances recientes en el estudio de la biosíntesis de la nitrogenasa han abierto vías prometedoras para superar estas barreras. Esta revisión analiza las diferentes estrategias que se persiguen y las nuevas posibilidades que podrían abrirse.