根圏細菌
PGPRは、直接および間接的な手段によって植物の成長を促進するが、具体的なメカニズムはすべて十分に明らかとなっているわけではない。PGPRによる植物成長促進の間接的なメカニズムには、作物収量への植物病原体の有害な影響を低減するPGPRの能力が関わっているが、直接的なメカニズムは植物病原体または他の根圏微生物の非存在下でも観察される。PGPRは様々なメカニズムによって植物の生長を直接的に高めることが報告されている。直接的なメカニズムには、窒素固定による植物への窒素源の供給、シデロホアの生産と可給態の鉄分の供給、リンなどのミネラルの可溶化、植物ホルモンの合成がある。また、PGPR存在下の根表面では特定のイオンの流動が増加し、ミネラルの取り込み量が直接強化されることが報告されている。PGPRによる植物ホルモン合成の役割については、特定の植物ホルモンを合成したり、応答したりする能力が改変された微生物や植物の変異体を用いた分子アプローチにより研究が進められている。オーキシンとサイトカイニンを合成する、もしくは植物のエチレン合成を妨害するPGPRが同定されている。
植物は根圏細菌から可給態の栄養素を受け取ることができ、そのためには根圏細菌の生存に適した場所と条件を提供する必要がある。根圏細菌のために根粒を生産したり維持したりするための植物の負担は、光合成の全出力の12-25%とされている。マメ科植物は、栄養素が利用不能となるとすぐに付近の場所へと移住することがしばしばある。一度移住すると根圏細菌はマメ科植物の根の周辺を栄養素豊かにし、今度は宿主植物と他の植物との競争を招く。このように、根圏細菌との共生関係は宿主植物の競争の激化につながることもある。
PGPRは植物による土壌中の栄養素の利用能を高める。その過程は第一に栄養素の非可給態の可溶化である。根圏細菌は有機酸や脱リン酸化酵素を分泌し、H2PO4といったリンの不溶性かつ非可給性形態を可給態へと変換する。第二に、シデロホアを産生し、このキレート剤によって根細胞への栄養素の運搬を効率的にする。