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每年的8月下旬开始，冬虫夏草的寄主蝙蝠蛾幼虫遇到借助风力或雨水传播的冬虫夏草子囊孢子，在环境条件适宜时被侵染，被侵染幼虫行动迟缓，10月份2–9℃时爬至近地表处死亡呈僵虫。冬虫夏草菌吸收虫体营养进行生长繁殖致使虫体内长满菌丝继而形成子座。11月至次年2月份，地温极低，子座生长非常缓慢甚至停止生长；5月，温度升至4–10℃，土壤解冻，僵虫体表长出菌丝并与土壤黏结成一层膜皮，子实体迅速向上生长至20–50毫米的棒状子实体，露出地面；6–7月中下旬，子实体头部逐渐膨大，子囊孢子在适宜的温湿度、光照下成熟并弹射出来，此时，地下僵虫腐烂，子实体空心，扩散出来的孢子借助风、水再去感染蝙蝠蛾幼虫。天然状态下，冬虫夏草完成无性和有性世代需要约3年的时间。
复合体：该菌可以与蝙蝠蛾幼虫形成复合体。由虫体与从虫头部长出的子座相连而成。虫体似蚕，长3-5厘米，直径0.3-0.8厘米；表面深黄色至黄棕色，有20-30条环纹，近头部的环纹较细；头部红棕色，足8对，中部4对较明显；质脆易断，断面略平坦，淡黄白色。子座细长圆柱形，长4-7厘米，直径约0.3厘米；表面深棕色至棕褐色，有细纵皱纹，上部稍膨大；质柔韧，断面类白色，纤维状。气微腥，味微苦。
冬虫夏草是中国特有的中药材，它与人参、鹿茸并列为三大补品，中国古代中医药典籍中都有记载。功能与主治为：甘，平。益肺、止血化痰。用于肾虚精亏，阳痿遗精，腰膝酸痛，久咳虚喘，劳嗽咯血。冬虫夏草被列入《中国生物多样性红色名录—大型卷》种，保护级别为易危（VU）。
冬虫夏草是线虫草科、线虫草属。子座一年生，棍棒状，新鲜时革质，基部浅黄色，中部黄褐色，顶部黑褐色，长可达6厘米，直径可达2毫米；子座菌丝无色，厚壁，频繁分隔，偶尔分枝；子囊孢子线状，无色，薄壁，成熟后多分隔，大小为（118-）120-262（-270）微米×（4.5-）5-6（-6.5）微米。该菌可以与蝙蝠蛾幼虫形成复合体。 冬虫夏草多生于海拔3000-4000米的高寒山区，主要生于草原、河谷、草丛的土壤中。在中国主要分布于西藏、青海、甘肃、四川、贵州、云南等省（自治区）的高寒地带和雪山草原。