铁皮石斛与共生真菌的关系
在自然界，几乎所有的生物都不是独立生存的，生物之间的共生是一种极为普遍的生命活动和生态现象。菌根菌是土壤微生物的重要成员，与植物根系形成互惠共生体，即菌根。根据菌根菌的形态解剖学特征，可分为7类，包括外生菌根真菌、内生菌根真菌、丛枝菌根真菌、兰科菌根真菌、水晶兰类菌根真菌、杜鹃类菌根真菌和杨梅类菌根真菌。兰科植物则以单向利用或雇佣菌根真菌而不同于其他菌根植物。兰科植物种类繁多，它们的生存离不开真菌，无论是具有叶绿素的还是无叶绿素的，无论是地生兰还是附生兰，在兰科植物生活史中都有一个非光合作用的阶段而其营养主要依赖于外部的供给，而供给兰花生长所需营养的正是它的共生真菌。在自然界我们会发现兰科植物很多生长在一些其他植物难以生存的特殊生境中，特别是石斛属植物--铁皮石斛尤其如此。在陡峭岩石及高大的树干上都有铁皮石斛的身影，它们之所以能在这些特殊生境中生存的一个重要原因就在于它得到了共生真菌的帮助。
铁皮石斛与很多兰科植物一样，每个蒴果(俗称果英)都会产生数量很大却微小如尘的种子，种子仅具种皮及数量不多的胚细胞(原胚)，无法提供种子萌发所需的营养。因此在自然条件下，种子的萌发取决于在其生境中是否能遇到合适的共生真菌。只有遇到合适的共生真菌，建立共生关系，通过真菌诱导，并由真菌为其提供营养，种子才能开始萌发并维持其分化发育。这一特殊的萌发过程称为共生萌发(Symbioticgermination)。当种子吸水膨胀后真菌随机侵入，真菌一般从胚柄端的柄状细胞侵入胚内，进一步扩展到邻近的胚细胞中，并在这些细胞内形成菌丝团，此时种子开始萌发。随着种子的萌发，胚细胞水解酶将菌丝细胞壁降解。形态学研究表明，萌发真菌菌丝由胚柄侵入铁皮石斛种子的种胚，有菌丝的胚细胞中细胞器消失;菌丝被胚细胞中的质膜包围，后逐渐被分解成为胚萌发所需要的营养物质。在共生萌发过程中，共生真菌除了能够促进种子对自由水分子的吸收、提高萌发效率之外，共生真菌还能利用外源纤维素获得碳水化合物并将其转移至铁皮石斛原球茎中，从而进一步加快原球茎的发育与分化。在自然生境下，相对于铁皮石斛幼苗的根而言，共生真菌的菌丝能够伸展到远处，而且伸向不同方向的根外菌丝会不断生长，将所及之处的矿物质元素、水分等营养物质源源不断地提供给自身以及铁皮石斛植株的生长发育，对种子的萌发及幼苗的生长具有很大的促生作用。
但在铁皮石斛产业化生产过程中，绝大多数是在没有真菌状态下通过组织培养的方式使得铁皮石斛种子萌发并且生长出具有根和叶的幼苗。铁皮石斛种子萌发和幼苗生长所需要的营养都来自培养基。理论上推测这种来自培养基的营养与铁皮石斛在自然状态下共生真菌所能提供的营养是有很大差异的(但目前尚未见此方面的报道)。这种差异对铁皮石斛这种中药材的药效影响有多大还很少有研究涉及，但应该是一个值得讨论与研究的问题。
组培苗是在无菌、恒温、适宜光照和相对湿度接近100%的优越环境条件下长成的，并一直培养在富有营养成分与植物生长调节剂的培养基内(类似于异养状态)，因此在生理、形态等方面都与自然条件下生长的幼苗有差异。当无菌苗移出培养容器后，首先遇到的是环境条件的变化。组培苗一直在高湿的环境中生长，当将它们移栽到瓶外正常的环境中时，瓶苗的失水率很高。同时，组培苗的营养状态也由培养基供给(异养)转为自己本身供给(自养)。其次，组培苗在无菌的环境中生长，对外界细菌、真菌的抵御能力也极差，容易发生病害。这些铁皮石斛的瓶苗在移栽过程中经历了由无菌到有菌、恒温到变温、弱光到强光、高湿到低湿、异养到自养的急剧转变，因此在这一阶段出瓶苗的死亡率会较高。第三，瓶苗的根系一直生长在营养丰富的固体培养基中，根系通过渗透压的方式将水分和矿物质营养输送到铁皮石斛植株，这种状态下幼苗的根与野生状态下的根功能上有很大的差异。
目前通过组织分离和原地共生萌发等多种方法，已经在自然条件下的铁皮石斛种子萌发初期的原球茎、幼苗中都发现了与其共生的真菌。同时，野生的铁皮石斛成年植株中也发现有与其共生的真菌。野生的成年铁皮石斛附生于岩石表面或树干上，根多暴露于空气中，保护层和储水层发达，根被木质化程度高，但其根的先端部分没有根毛。对野生铁皮石斛根的微观观察表明，共生真菌通过外皮层通道细胞进入皮层，并穿透细胞壁在皮层细胞中定殖扩展，直达中柱层，从而为成年植株的生长及开花结实提供养分。因此，至少在自然条件下，铁皮石斛从种子萌发开始一直到开花结实，整个生活史中都与其选定的共生真菌伙伴进行了一生的共生关系。多年来，不同的学者采用不同的方法从自然条件下生长的铁皮石斛原球茎、幼苗及成年植株根部等器官中所分离得到的这些共生真菌的无性态在分类上大多属于丝核菌属(Rhizoctonia)成员，其有性型则分别属于角担菌属(Ceratobasidium) 胶膜菌属(Tulasnella)、瘤菌根菌属(Epulorhiza)和蜡壳菌属(Sebacina)等。
目前铁皮石斛产业化生产中种苗的唯一来源是利用组织培养技术使种子在含有糖和其他生长因子的人工培养基上大量萌发而获得的。组培苗从种子萌发到生根长叶的瓶苗阶段一直处于无菌状态。无菌的铁皮石斛瓶苗被移栽到栽培基质中后，其营养供应要由培养基供给(异养)转为自己本身供给(自养)。
而这种转变发生的前提就是铁皮石斛幼苗要和基质中的共生真菌建立起共生关系。铁皮石斛无共生真菌的幼苗在基质中寻找能与其共生的共生真菌所需要的时间长短差异比较大，一般需要几个月。在此期间，铁皮石斛幼苗基本上不能生长，保持一种“不死不活”的状态，生产中称为“蹲苗”现象。
影响基质中微生物群落的物理性质主要包括基质孔隙、水分和温度等。基质的孔隙是微生物的主要栖息地，孔隙的大小调控着基质中的氧气含量、水分含量和营养物质的流动。研究表明细菌喜欢生活在孔隙较小的基质中，小空隙能为细菌提供多样的生存环境(如较少的氧气含量可以为厌氧菌提供生长条件)，能够减少其被基质微小动物捕食的机会，还能在基质干旱时减缓土壤水分的流失增加细菌生存的机会。相反，包括兰科共生真菌在内的真菌以及放线菌更喜欢生活在孔隙相对较大的基质里。同时，不同微生物群落对水分变化的响应情况不同，活跃的和正在生长的微生物对水分变化的敏感度比不活跃的正在休眠的微生物的敏感度更高。此外，基质中水分还能通过影响基质含氧量来影响微生物群落，当基质水分饱和时基质中含氧量较低更有利于厌氧菌和兼性厌氧菌的生存。最后，温度主要通过影响生物的代谢速率来影响生物的多样性和分布。不同微生物代谢所需的最适温度不同，在一定范围内微生物生长速率随着温度的升高而加快，超过最适温度后，微生物的生长速率反而会减慢。从这些真菌包括兰科植物共生真菌的一般特性可以看出，利用较粗的栽培基质，控制基质的水分以及保持适当的温度等措施，都可以提高基质中共生真菌群落的发展，为无菌的铁皮石斛幼苗找到合适的共生真菌奠定基础，从而缩短“蹲苗”时间。
如果说让无菌的铁皮石斛幼苗在栽培基质中找到合适的共生真菌后开始生长是一种被动策略的话，那么在铁皮石斛生产过程中，还可以采取一种主动的策略。这种所谓的主动策略又根据操作对象的不同进一步分为两类。一类是以裁培基质为操作对象，将通过各种技术手段得到的铁皮石斛共生真菌，以合适的方式人工接种到栽培基质中，形成优势共生真菌群落，使得无菌的铁皮石斛幼苗迅速在基质中找到合适的共生真菌。另一类是以铁皮石斛为操作对象，在组培苗生产过程中，在合适的组培环节将组培苗接种合适的共生真菌。有试验表明，铁皮石斛组培苗接种共生真菌之后，不仅可以提高幼苗叶绿素含量以及光合性能，进而增加幼苗成活率，还能大幅度提升铁皮石斛幼苗的抗逆性及抗病性。甚至可以在铁皮石斛种子萌发时通过种子与真菌共生萌发获得大量被共生真菌侵染的幼苗。此外，共生真菌在铁皮石斛植株生长过程中可以促进茎的干重增加，包括有效成分的含量，尤其是多糖和生物碱含量。因此，在生产中利用在自然状态下铁皮石斛本身就具有的共生真菌来促进铁皮石斛种子萌发和幼苗生长，将菌根技术与组培技术结合，不仅可以降低生产成本、节约能源，同时对于铁皮石斛的生态化种植及中药材的地道性均有极大的帮助，在一定意义上也可实现铁皮石斛的自然回归种植。遗憾的是目前这种主动策略在产业上还没有得到大规模推广。阻碍共生真菌在产业上应用的因素既有技术不完善、不成熟的原因，也有产业界对共生真菌作用认识不到位的因素。度不同，在一定范围内微生物生长速率随着温度的升高而加快，超过最适温度后，微生物的生长速率反而会减慢。从这些真菌包括兰科植物共生真菌的一般特性可以看出，利用较粗的栽培基质，控制基质的水分以及保持适当的温度等措施，都可以提高基质中共生真菌群落的发展，为无菌的铁皮石斛幼苗找到合适的共生真菌奠定基础，从而缩短“蹲苗”时间。
如果说让无菌的铁皮石斛幼苗在栽培基质中找到合适的共生真菌后开始生长是一种被动策略的话，那么在铁皮石斛生产过程中，还可以采取一种主动的策略。这种所谓的主动策略又根据操作对象的不同进一步分为两类。一类是以裁培基质为操作对象，将通过各种技术手段得到的铁皮石斛共生真菌，以合适的方式人工接种到栽培基质中，形成优势共生真菌群落，使得无菌的铁皮石斛幼苗迅速在基质中找到合适的共生真菌。另一类是以铁皮石斛为操作对象，在组培苗生产过程中，在合适的组培环节将组培苗接种合适的共生真菌。有试验表明，铁皮石斛组培苗接种共生真菌之后，不仅可以提高幼苗叶绿素含量以及光合性能，进而增加幼苗成活率，还能大幅度提升铁皮石斛幼苗的抗逆性及抗病性。甚至可以在铁皮石斛种子萌发时通过种子与真菌共生萌发获得大量被共生真菌侵染的幼苗。此外，共生真菌在铁皮石斛植株生长过程中可以促进茎的干重增加，包括有效成分的含量，尤其是多糖和生物碱含量。因此，在生产中利用在自然状态下铁皮石斛本身就具有的共生真菌来促进铁皮石斛种子萌发和幼苗生长，将菌根技术与组培技术结合，不仅可以降低生产成本、节约能源，同时对于铁皮石斛的生态化种植及中药材的地道性均有极大的帮助，在一定意义上也可实现铁皮石斛的自然回归种植。遗憾的是目前这种主动策略在产业上还没有得到大规模推广。阻碍共生真菌在产业上应用的因素既有技术不完善、不成熟的原因，也有产业界对共生真菌作用认识不到位的因素。