冬虫夏草是传统的名贵中药材,具有非常重要的食用和药用价值,是由冬虫夏草菌(Ophiocordyceps sinensis)专一性侵染鳞翅目蝙蝠蛾科Hepialidae昆虫的地下幼虫形成的菌虫复合体。室内最适温度条件下,冬虫夏草菌在寄主蝠蛾活体内的发育历期可长达半年至一年,在此过程中冬虫夏草菌的形态发生及其分子机制还知之甚少。我们通过多种光镜及电镜的形态学观察,明确了冬虫夏草菌在寄主血腔内经历了三个发育阶段,即芽生孢子期、前菌丝期和菌丝期,阐释了各发育阶段的典型细胞形态及结构、增殖/延伸特征,并通过转录组测序对冬虫夏草菌在寄主活体内的形态发生及型态转变的分子机制进行了分析和探讨。冬虫夏草菌侵染进入寄主血腔后只以芽生孢子的状态存在,顶端出芽生殖,直至充满整个血腔,此时血淋巴呈乳白色浑浊状。根据是否处于增殖状态,芽生孢子可分为增殖期芽孢和稳定期芽孢。当幼虫到达末龄期时,稳定期芽孢开始核分裂,随后形成隔膜,此时细胞壁增厚,细胞壁合成相关基因高表达,形成的多核的豆荚状短菌丝我们命名为前菌丝。最后前菌丝萌发形成菌丝,互相连接形成致密的菌丝体充满寄主体腔,致死寄主形成菌核,子实体发育后即形成我们常说的冬虫夏草。作为芽生孢子和菌丝之间的过渡形态,前菌丝在形态结构、增殖/延伸方式上与二者存在明显差异,但转录组数据显示,前菌丝与菌丝之间的基因表达谱相似度更高。转录组数据分析表明,冬虫夏草菌在寄主体内型变的发生可能受到丝裂原激活的蛋白激酶(MAPK)通路的调控。形态学和转录组数据均提示,脂滴在冬虫夏草菌的型变过程中可能发挥着重要作用,推测是为发育和菌丝萌发提供能量。本项研究明确了冬虫夏草菌在寄主蝠蛾体内发育这一最基础的生物学过程,揭示了发育过程中型态转变及其分子机制,将丰富虫生真菌体内发育理论,为解析虫生真菌在寄主体内的发育进程与机制提供依据和参考,并为人工培育冬虫夏草提供理论指导。