Грамматический словарь Зализняка (склонения слова):
Нитробактерия, нитробактерии, нитробактерии, нитробактерий, нитробактерии, нитробактериям, нитробактерию, нитробактерий, нитробактерией, нитробактериею, нитробактериями, нитробактерии, нитробактериях