铁皮石斛(Dendrobium officinale Kimura et Migo)是兰科多年生草本植物,从种子萌发到幼苗建成的整个生长过程都需要菌根真菌的参与。与真菌共生形成菌根的石斛称为菌根石斛,能与石斛形成菌根的真菌称为石斛菌根真菌。石斛根的基本结构由根被、皮层(包括外皮层、皮层薄壁细胞和内皮层)、中柱三部分组成,真菌入侵根被表皮细胞,穿过外皮层中的通道细胞或破坏根被细胞进入皮层,在皮层细胞中形成菌丝结(pelotons)——兰科植物菌根形成的标志。从铁皮石斛根中分离出了一株枝孢霉菌(Cladosporium halotolerans)。用该菌反接种无菌铁皮石斛苗共培养3个月后,接菌苗生长良好,根系呈淡黄色或黄棕色,不接菌苗根系呈白色;菌根整体制片和石蜡切片观察发现,枝孢霉菌已经侵入了铁皮石斛根系内,在皮层部位形成了清晰可见的菌丝团结构,是铁皮石斛幼苗的共生菌根真菌。接菌铁皮石斛比无菌对照苗高大、茎粗且匀称、叶片鲜绿,植株的根系全部包埋于培养基内部,很少出现或者不出现气生根;无菌对照苗矮小羸弱、茎细、基部叶片的叶尖出现发黄现象,植株根系发达,部分形成气生根,气生根的表面附着有白色的微小根毛。接菌铁皮石斛苗鲜重、茎和叶鲜重都较对照增幅显著,分别达到了40%、100%和75%;接菌铁皮石斛苗的茎节数、节长、节宽和茎高比对照增长15%-38%之间,叶片平均厚度显著高于对照,增加28.8%。石蜡切片观察发现,铁皮石斛的叶片由上下表皮、叶肉和叶脉组成,接种真菌之后,叶片的加厚主要是因为叶肉增厚所致。生理生化研究表明,枝孢霉菌能改善铁皮石斛苗的理化性质。叶片电导率较低,细胞电解质渗出物少;丙二醛(MDA)含量低,细胞膜受伤害程度低。接菌苗的叶片保护酶系统(SOD酶、POD酶和CAT酶)酶活性比对照显著提高,提高幅度分别为25.53%、50%、37.19%,多糖含量也增加了12.5%,提高了品质;叶绿素含量的提高,有利于光合作用。接菌铁皮石斛的真菌菌丝帮助吸收营养物质供给植物生长发育需要,其根系活力显著低于无菌铁皮石斛苗。兰科植物从种子萌发到植株生长都需要菌根真菌的参与,不同生长发育阶段需要和发挥作用的菌根真菌种类并不相同。切取1mm×2mm大小的枝孢霉菌菌块接种到刚播种了铁皮石斛种子的萌发培养基中间和铁皮石斛种子共同培养,观察种子在真菌作用下的萌发动态。第一周后铁皮石斛种胚正常进入萌发第一阶段(种胚吸水膨胀,转绿);第二周后铁皮石斛种胚进入萌发第二阶段(种胚膨大,种皮破裂);第三周后,铁皮石斛种胚继续膨大,但膨大速率已经开始减缓;第四周后,铁皮石斛的种胚膨大基本停止,不再生长,也不进行叶的分化,停滞在第三阶段(出现原生分生组织)。枝孢霉菌使铁皮石斛原胚停止发育,不能促进铁皮石斛种子的萌发,不是铁皮石斛种子萌发过程中的有益共生真菌。铁皮石斛种子微小,原胚贮存的营养物质有限,不能满足其整个萌发生长过程,需要外源营养才能满足自身生长发育。影响铁皮石斛种子萌发的环境因素很多,除了真菌之外,其他非生物因素对铁皮石斛种子的萌发也产生了很大影响,其中主要包括营养、光照、水分、氧气等。通过控制这几个主要的非生物因素进行试验观察发现,铁皮石斛种子萌发,无外源营养,原胚贮存的养分仅能使种子停滞于萌发第一阶段(种胚膨大,转绿)。播种后第一周,在充足的水分和适宜的温度条件下,铁皮石斛的种胚膨大转绿,为光合作用进行自养做好准备。当缺乏光照,铁皮石斛的种胚将不进行叶的分化,种胚形状变形扭曲呈长椭球状,不再继续后续萌发全过程。水分过多,铁皮石斛种子完全浸没于水中,细胞过度吸水膨胀,不进行细胞增殖。铁皮石斛种子埋播于3-5mm深的萌发培养基中,因氧气含量缺乏,加速了铁皮石斛原胚提前分化叶片,进入萌发阶段四(长出第一片叶)或阶段五(长出第二片叶)。枝孢霉菌是铁皮石斛幼苗的有益共生菌根真菌,能显著改善铁皮石斛的形态学特征和生理生化特性。然而,枝孢霉菌的存在抑制了原胚中叶的分化,不能促进铁皮石斛种子的萌发,不是铁皮石斛种子萌发过程中的有益共生真菌。影响铁皮石斛种子萌发的非生物关键因素中,营养、光照、水分和氧气都至关重要。尽管铁皮石斛种胚储备物资极少,但能够为种子吸水膨胀提供能量,然后迅速转绿,进行光合作用来补充原胚分化所需的能量,促进叶的分化;水分有利于种胚吸水涨破种皮,但仅在第一周需要吸收的水分较多,随着种胚的生长,水分要适当减少;种胚生长环境中氧气含量的降低能刺激种胚促进叶提前分化,加速铁皮石斛种胚萌发进程。