全世界工业合成氮肥中的氮只占固氮总量的20%，绝大多数是通过生物固氮进行的。最常见的是生活在豆科植物根部的根瘤菌，能将大气中游离态的氮，经过固氮酶的作用生成氮的化合物，以利于植物的利用，而豆科植物为根瘤菌提供营养物质。
（1）根瘤菌和豆科植物的关系在生物学上称为                            。
（2）根瘤菌之所以能进行固氮作用，是因为它有独特的固氮酶，根本原因是它具有独特的                          。
（3）日本科学家把固氮基因转移到水稻根系微生物中，通过指导合成固氮所需的  ，进而起到固氮作用，从而减少氮肥的用量。而更为理想的是直接将固氮基因重组到稻、麦等经济作物的细胞中，建立“植物的小化肥厂”，让植物本身直接固氮，这样可以免施氮肥。如果这种重组能实现的话，那么固氮基因最终实现表达的途径是                 。
（4）这种生物固氮和工业合成氨比较，它是在         、        条件下进行的。