入侵植物与本地植物互作对丛枝菌根真菌AMF侵染率的影响

外来植物成功入侵与菌根共生体存在着密不可分的关系,丛枝菌根真菌（AMF）侵染率是反映其侵染植物情况的重要指标,影响侵染率的因素很多,但是入侵植物与本地植物互作对AMF侵染率的影响目前还不清楚。因此,本研究以外来入侵植物黄顶菊Flaveria bidentis、豚草Ambrosia artemisiifolia、三叶鬼针草Bidens pilosa和本地植物狗尾草Setaria viridis、黄香草木犀Melilotus officinalis、藜Chenopodium album为研究对象,设置入侵植物单种处理、本地植物单种处理、每种入侵植物分别与本地植物两两混种处理以及每种入侵植物同时与所有本地植物混种处理,观察测定不同处理下入侵植物与本地植物根系丛枝、泡囊、菌丝及总侵染率,比较研究本地植物种类变化对入侵植物和本地植物根系AMF侵染率的影响,以及3种入侵菊科植物对本地植物AMF侵染率的影响规律是否一致。结果表明,与入侵植物单种相比,除豚草与藜、豚草同时与3种本地植物混种两个处理中,豚草根系的AMF菌丝及总侵染率显著增加外,其余所有处理中入侵植物总侵染率均无显著差异;与狗尾草或黄香草木犀单种相比,每种入侵植物同时与所有本地植物混种处理中,本地植物狗尾草和黄香草木犀根系上的AMF菌丝及总侵染率均显著降低,即随本地植物种类数目的增加,对本地植物根系的菌丝及总侵染率存在显著抑制作用,而对入侵植物无显著影响。     

黄顶菊与3种本地植物竞争对丛枝菌根真菌种类和多样性的影响

【目的】外来植物黄顶菊对生态环境和农业经济造成了严重危害,了解黄顶菊与3种不同本地植物种植生长对丛生菌根(AM)真菌群落结构和多样性造成的影响,可以从土壤微生物角度进一步解释黄顶菊的入侵机制。【方法】通过同质园小区试验模拟黄顶菊入侵的生态进程,以黄顶菊和3种本地植物狗尾草、藜、黄香草木樨为研究对象,采用AM真菌的形态学鉴定方法,研究黄顶菊与3种本地植物不同种植方式对AM真菌群落结构和多样性的影响。【结果】(1)黄顶菊根际土壤聚集的AM真菌种类与其伴生本地植物种类有关:黄顶菊与狗尾草混种处理中优势种为网状球囊霉和根内球囊霉,而黄顶菊分别与藜、草木樨混种处理中优势种均为网状球囊霉、根内球囊霉和缩球囊霉;(2)黄顶菊分别与狗尾草和黄香草木樨混种处理中AM真菌种类既高于本地单种处理,也高于黄顶菊单种处理,说明随着黄顶菊的入侵和地上植物多样性的改变,AM真菌种类也发生改变;(3)与3种本地植物单种相比,黄顶菊各混种处理和黄顶菊单种处理中黄顶菊根际土壤根内球囊霉的重要值均增加,表明黄顶菊入侵有利于根内球囊霉的生长和发育。【结论】黄顶菊入侵改变了根际土壤AM真菌的群落结构和多样性,AM真菌的改变既与本地植物种类有关,也与入侵程度有关。     

Arbuscular mycorrhizal fungi enhance the growth of the exotic species Ambrosia artemisiifolia

丛枝菌根真菌促进外来植物豚草的生长 丛枝菌根真菌(AMF)可以通过其菌丝增加寄主植物对养分的吸收,从而促进植物生长。丛枝菌根真菌一直与大多数外来植物的成功入侵联系在一起。然而,有关丛枝菌根真菌如何影响植物入侵成功的机制仍然有待研究。豚草(Ambrosia artemisiifolia)是一种外来的菌根植物。通过长期田间实验,我们研究了种间竞争对豚草和狗尾草(Setaria viridis)根系丛枝菌根真菌多样性和组成的影响。此外,在温室实验中探究了摩西球囊霉(Funneliformis mosseae)对这两种植物生长的影响。研究结果表明,豚草入侵改变了本地植物狗尾草根系丛枝菌根真菌的多样性。另外,豚草根系中摩西球囊霉的相对多度显著高于狗尾草根系中。在田间和温室实验中均发现外来种豚草的丛枝菌根真菌侵染率高于本地种狗尾草。温室实验结果表明,丛枝菌根真菌通过影响豚草的光合能力以及磷和钾的吸收而促进豚草生长。这些研究结果揭示了丛枝菌根真菌和豚草成功入侵之间的重要关系。     

三峡库区消落带常见野生植物AM真菌

从三峡库区消落带3种常见野生植物的15个根际土壤样本中共分离鉴定出24种丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）,包括球囊霉属Glomus 15种、无梗囊霉属Acaulospora 3种、近明球囊霉属Claroideoglomus 2种和多样孢霉属Diversispora、内养囊霉属Entro phospora、巨孢囊霉属Gigaspora及类球囊霉属Paraglomus各1种。其中地表多样孢囊霉D. epigaea 和伯氏类球囊霉P. pernambucanum是我国的新记录种。研究发现这3种植物根际土壤中丛枝菌根真菌的优势属为球囊霉属,优势种为地球囊霉G. geosporum、单孢球囊霉G. monosporum、地表球囊霉G. versiforme、副冠球囊霉G. coronatum 和黄孢球囊霉G. flavisporum。研究还发现在这3种植物根际土壤中丛枝菌根真菌的孢子密度平均为839±170个/100g土,物种丰富度在14-22种之间,Shannon-Wiener多样性指数和均匀度分别在1.97-2.21、0.409-0.479之间波动。结果表明三峡库区消落带是一个AMF多样性研究的资源库。     

土壤真菌差异影响入侵豚草与本地植物生长及互作

采用温室盆栽实验,研究了本地植物土壤与豚草入侵地土壤中真菌对外来植物豚草和2种本地植物生长及对豚草与本地植物互作的影响。结果表明:在本地植物土壤中,杀真菌剂处理下,豚草单独种植、与本地植物狗尾草混合种植或与紫花苜蓿混合种植时,其生物量分别比未采用杀真菌剂处理高46.7%、39.1%和90.5%,但杀真菌剂对狗尾草及紫花苜蓿的生物量却没有显著影响;在豚草入侵地土壤中,与未采用杀真菌剂的处理相比,杀真菌剂处理使单独种植的豚草的生物量降低了44.3%,同时杀真菌剂也降低了本地植物狗尾草和紫花苜蓿的生物量,但杀真菌剂的施用对与狗尾草或紫花苜蓿混合种植的豚草的生物量却没有显著影响;进一步比较了本地植物土壤和豚草入侵土壤中真菌对植物生长的反馈作用,结果显示,在本地植物土壤中,真菌对豚草生长呈现负反馈,但在豚草入侵地土壤中,真菌对单独种植的豚草表现出正反馈,而且与本地植物土壤比较,土壤真菌对与本地植物混合种植的豚草的负反馈作用明显变小了。本研究结果为深入研究豚草入侵的土壤微生物学机制提供了一定的实验证据。     

紫茎泽兰与4种功能型草本植物根系生长特征和竞争效应

研究了紫茎泽兰与非洲狗尾草、本地狗尾草、佩兰和小藜在野外单、混种条件下根系形态特征,并对相对竞争能力进行了分析.结果表明： 紫茎泽兰与非洲狗尾草混种条件下,紫茎泽兰根系长度、体积和表面积比单种时减小,而非洲狗尾草增大;紫茎泽兰混种时生物量比单种时降低了77.1%,而非洲狗尾草增加了80.4%;非洲狗尾草相对产量和竞争平衡指数高于紫茎泽兰,相对产量总和约为1.0,说明非洲狗尾草地下竞争能力强于紫茎泽兰.紫茎泽兰与本地狗尾草混种条件下,两物种根系长度、体积和表面积低于单种,生物量分别比单种降低了45.3%和22.8%;竞争效应参数表明两物种具有较强的竞争效应.紫茎泽兰与佩兰混种时,两物种根系长度、体积和表面积与在单种时无显著差异,生物量分别低于单种;竞争效应参数表明紫茎泽兰具有竞争优势.紫茎泽兰与小藜混种时,紫茎泽兰根系形态和竞争能力均占优势.从地下根系竞争来看,可以利用非洲狗尾草替代控制紫茎泽兰以及对紫茎泽兰入侵迹地进行生态修复.     

外来植物紫茎泽兰入侵对土壤理化性质及丛枝菌根真菌(AMF)群落的影响

为了揭示外来植物紫茎泽兰入侵对入侵地土壤丛枝菌根真菌(AMF)群落及相关肥力的影响,比较测定了紫茎泽兰不同入侵程度土壤理化性质、AMF侵染率及AMF群落的差异。结果表明,紫茎泽兰入侵降低了土壤pH,使土壤中有机碳、全氮和速效钾含量分别增加83.0%,106.9%和111.0%;尽管对全磷含量没有显著影响,但有机磷含量呈升高的趋势,而速效磷呈降低的趋势。紫茎泽兰入侵降低了本地植物的AMF侵染率;随着入侵程度的加深,土壤中以膨胀无梗囊霉(Acauospora dilatata)为优势种的AMF群落结构逐渐转变为以近明球囊霉(Glomus claroideum )为优势种的结构,紫茎泽兰可在其根周选择培育近明球囊霉,而对其它AMF种,特别是对膨胀无梗囊霉则存在抑制作用;基于各AMF种多度的聚类分析表明,形成紫茎泽兰单优群落土壤中各AMF种多度与未入侵的本地植物群落及入侵程度较轻的紫茎泽兰与本地植物群落之间存在明显分歧。综合分析推断认为,紫茎法兰入侵改变了入侵地土壤理化性状,抑制AMF对土著植物的侵染,改变AMF群落,并在其根周选择培育近明球囊霉,这可能是紫茎泽兰入侵及扩张的重要途径之一。     

四种牧草植物替代控制对黄顶菊入侵土壤细菌多样性的影响

土壤微生物群落与植物的生长发育密切相关, 入侵植物可以改变入侵地土壤微生物类群, 使土壤理化性质发生变化, 从而促进其入侵过程。该文通过比较高丹草(Sorghum bicolor × S. sudanense)、向日葵(Helianthus annuus)、紫花苜蓿(Medi- cago sativa)和多年生黑麦草(Lolium perenne)4种替代植物与黄顶菊(Flaveria bidentis)混合种植(以下简称混种)后不同时期的土壤细菌多样性的变化, 揭示土壤细菌群落对黄顶菊入侵及替代管理措施的响应规律。结果表明, 单独种植(以下简称单种)黄顶菊的土壤细菌多样性下降, 并且在整个生长期多样性指数多数情况下低于高丹草、向日葵、紫花苜蓿和多年生黑麦草单种或与黄顶菊混种的土壤。当4种替代植物与黄顶菊混种后, 土壤细菌16S rRNA的变性梯度凝胶电泳(DGGE)图谱与它们分别种植时存在明显差异, 且不同生长期各个混种土壤都有特征细菌群落。4种替代植物单种或与黄顶菊混种的土壤细菌Shannon多样性指数变化规律与植物生长发育趋势相同, 7月份达到高峰, 8月份开始降低。总之, 黄顶菊入侵降低了土壤细菌群落多样性, 4种替代植物与黄顶菊混种后, 又可提高土壤细菌群落多样性, 这种变化对黄顶菊成功入侵和替代防控具有重要作用。     

云南金顶铅锌矿区丛枝菌根真菌多样性的研究

对云南金顶铅锌矿区丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)资源进行了调查,从32种植物的83个根际土壤样本中分离鉴定出5属36种丛枝菌根真菌,其中无梗囊霉属Acaulospora 5种、内养囊霉属Entrophospora 2种、巨孢囊霉属Gigaspora 1种、球囊霉属Glomus 24种及盾巨孢囊霉属Scutellospora 4种。球囊霉属和无梗囊霉属为金顶铅锌矿区中丛枝菌根真菌的优势属,沃克球囊霉Glomus walkeri是我国的新记录种。近明球囊霉Glomus claroideum、明球囊霉G.clarum、缩球囊霉G.constrictium、地球囊霉G.geosporum、摩西球囊霉G.mossaea、膨胀球囊霉G.pansihalos和疣突球囊霉G.verruculosum是金顶铅锌矿区的优势种;金顶铅锌矿区土壤中丛枝菌根真菌的孢子密度为495-11175个/100g土,平均3368±291(SE,标准误差)个/100g土,每种植物根际土壤中丛枝菌根真菌的物种丰富度为2-20种,平均11.5种;金顶铅锌矿区植物根际土壤中较高的AMF孢子密度和物种丰富度说明AMF对重金属污染具有较强的抗(耐受)性。     

低pH对番茄幼苗菌根丛枝形成和磷营养功能的影响

以番茄Solanum lycopersicum为宿主,在pH 4.5和pH 6.5条件下分别接种3种丛枝菌根真菌(AMF),即根内球囊霉Rhizophagus irregularis、珠状巨孢囊霉Gigaspora margarita和脆无梗囊霉Acaulospora delicata,探讨低pH对AMF在根系中的丛枝形成和功能的影响。结果表明,低pH能够显著抑制AMF对根系的侵染以及丛枝的形成;3个菌种之间存在差异,表现为珠状巨孢囊霉的侵染强度最高,根内球囊霉的丛枝丰度对低pH最敏感;AMF显著增加番茄的生物量,降低其根冠比;番茄在pH 6.5的菌根依赖性低于在pH 4.5的对应值,对根内球囊霉的菌根依赖性最低;低pH对碱性磷酸酶(ALP)活性的影响与根系侵染有相似的模式;AMF显著提高地上部磷含量,增强根系LePT4的表达,但pH的影响并不显著。以上结果表明,低pH对AMF与植物共生关系的建立和维持有一定的抑制作用,低pH胁迫条件下AMF的促生作用更大,不同AMF菌种/菌株提高植株低pH抗性的能力存在差异。     

氮素和植物生长促进剂对羊草生长及竞争力的影响

选取羊草、斜茎黄芪、克氏针茅3种内蒙古典型草原常见植物,通过不同植物物种组合(单独种植或者羊草与其他两种混合种植)、施加不同剂量的氮素(0、0.1、0.2、0.4、0.8mg·g^-1)和植物生长促进剂——油菜素内酯(0.005 mg·g^-1)的温室盆栽试验,分析氮素和油菜素内酯对羊草生长及其与其他植物竞争力关系的影响.结果表明:添加氮素对羊草、斜茎黄芪的生物量影响显著,对克氏针茅的生物量影响较弱,并且氮素的影响因其伴生植物的不同而改变.氮素添加显著增加了羊草在单独种植和与斜茎黄芪混合种植时的地上生物量,但显著降低了与克氏针茅混合种植时的地下生物量.由于土壤可利用氮增加,羊草的地上与地下分配发生变化,表现为单独种植、与克氏针茅混合种植时,根冠比下降;与斜茎黄芪混合种植时,氮素添加对羊草根冠比的影响则不显著.油菜素内酯对植物生长的显著影响不普遍,仅显著降低了斜茎黄芪单独种植时的地下生物量;在羊草与斜茎黄芪混合种植时,显著增加了羊草地上生物量.油菜素内酯和氮适量联用可有效增加特定物种组合的生物量,从而在退化草地恢复中具有一定的应用前景.     

荒漠草原猪毛蒿种群繁殖特征的土壤驱动因子分析

繁殖是植物生命活动的重要环节, 了解植物的繁殖特征是解释植物生态适应性和制定有效管理措施的重要依据。该研究以荒漠草原猪毛蒿(Artemisia scoparia)种群为研究对象, 通过测定不同土壤类型的理化性质和猪毛蒿的繁殖特征, 以期探讨影响其繁殖特征的主要土壤驱动因子。结果表明: 灰钙土、风沙土和基岩风化残积土的水溶性碳含量、全氮含量、全磷含量、全盐含量、土壤水分含量、土壤硬度存在显著差异。猪毛蒿平均个体大小、单株头状花序的平均质量和数量均以灰钙土生境下最大, 基岩风化残积土最小。繁殖分配在不同土壤类型下无显著差异, 但与单个头状花序质量、单株头状花序数量和质量间呈极显著正相关关系。单株头状花序数量与单个头状花序质量间呈负相关关系。在风沙土生境下, 单株头状花序质量主要受到土壤水溶性碳含量、土壤水分含量以及pH值的共同影响; 单株头状花序数量受全盐含量的影响最大; 繁殖分配和单个头状花序质量主要受全碳含量的影响。灰钙土生境下, 单株头状花序质量与土壤水溶性碳含量、土壤水分含量和有机碳含量呈正相关关系; 速效氮含量显著影响着单株头状花序数量。而基岩风化残积土生境下, 繁殖特征的变异主要受到土壤水溶性碳含量、土壤硬度、土壤水分含量、全磷和速效磷含量的影响。综合分析发现, 土壤因子对猪毛蒿繁殖特征的影响程度不同, 其中单株头状花序数量和质量极显著地受到土壤水溶性碳含量和土壤水分含量的影响, 繁殖分配和单个头状花序质量与土壤水溶性碳含量、土壤水分含量呈负相关关系。因此, 土壤水溶性碳含量和土壤水分是荒漠草原地区影响猪毛蒿种群繁殖特征的主要土壤因子。     

地上-地下植食性天敌对入侵植物空心莲子草与本地种莲子草种间关系的影响

生物入侵是全球生物多样性的主要威胁,外来种与本地种的种间竞争能力会影响其能否成功入侵。本研究选用入侵植物空心莲子草和其本地同属种莲子草为对象,探究其专食性天敌莲草直胸跳甲与南方根结线虫对空心莲子草与莲子草的生长及种间关系的影响。结果表明: 与无天敌胁迫相比,线虫处理显著降低了莲子草的株高(28.1%),但显著增加了空心莲子草的株高(52.8%)和莲子草的地上生物量(63.7%);跳甲处理显著降低了莲子草的株高(40.7%),对空心莲子草无显著影响;而跳甲与线虫的共同胁迫显著降低了莲子草的株高(35.3%)和空心莲子草的地下生物量(62.2%),显著增加了莲子草的地上生物量(69.1%);天敌胁迫对两种植物的茎粗、分枝数和根长均无显著影响。无天敌作用下,两种植物的相对邻体效应指数(RNE)均为正值,且空心莲子草的RNE比莲子草高21.3%;天敌胁迫下,空心莲子草的RNE均为负值,而莲子草的RNE在线虫或跳甲单独胁迫下为正值,在线虫和跳甲共同胁迫下为负值。表明地上-地下天敌互作可以使两种植物的种间关系发生改变,并可能促进空心莲子草的入侵。     

Algal colonization in urchin barrens: defense by association during recruitment of the brown alga Agarum cribrosum

We investigated the process whereby juveniles of the kelp Agarum cribrosum escape grazing by the green sea urchin, Strongylocentrotus droebachiensis, on urchin barrens in the rocky subtidal zone in the Mingan Islands, northern Gulf of St. Lawrence. The highest recruitment of juvenile A. cribrosum occurred under the canopy of the large filamentous phaeophyte Desmarestia viridis, where urchin densities were markedly reduced, compared to the surrounding area. This pattern of distribution appeared to be related to the wave-induced sweeping motion of D. viridis, although currents may modify the back and forth motion of the alga by pushing the canopy towards a specific direction, thereby allowing urchins to invade the non-swept areas. The density of juveniles under D. viridis plants increased with plant size and increasing proximity to the holdfast. Living under D. viridis slightly reduced the growth rate of the A. cribrosum juveniles, but this loss in growth was clearly outweighed by the gain in protection from sea urchin grazing. The time scale over which D. viridis provides protection is in the order of months, as D. viridis is an annual alga that disappears in early autumn. This defensive association of juvenile A. cribrosum with D. viridis is possibly a successional step leading to the formation of mature stands of A. cribrosum.     

Is sunflower (Helianthus annuus) at risk to damage from Ophraella communa,a natural enemy of common ragweed (Ambrosia artemisiifolia)?

Ophraella communa is being studied for augmentative releases in eastern Canada for Ambrosia artemisiifolia (common ragweed) control. Host specificity studies with cohorts of insects and a life table approach with individual insects were utilized to evaluate the risk of damage to sunflower. Predicting relative non-target attack and when and where this may occur is based on relative acceptability, suitability, and availability of host and non-host plants. We conclude the risk of O. communa adult-stage beetles attacking sunflower plants is negligible. In 20% open cages, over 98% of the adult O. communa left sunflower plants with few or no eggs laid. When the preferred host plants (A. artemisiifolia) are completely defoliated, the first instar larvae move to nearby sunflower plants in the immediate vicinity (up to 20-30 cm) and begin foraging. O. communa larvae can significantly damage sunflower, but 50% of the first instar larvae will die feeding on sunflower plants. The effect of low oviposition and high mortality will result in no increase in the O. communa population. Within 30 days, the O. communa population increased 208 times when feeding on ragweed and decreased 4.2 times when feeding on sunflower. Newly emerged adults leave the sunflower plants in search of ragweed. Damage to sunflower could occur during augmentative releases of O. communa, but this would only occur when a significantly large, advancing insect population has completely defoliated A. artemisiifolia within or adjacent to a sunflower field.     

实验室培养条件下绒泡菌科四种黏菌个体发育比较研究

本文应用悬滴培养、燕麦-琼脂培养等方法及显微成像技术对绒泡菌科Physaraceae 4种黏菌（黄头绒泡菌Physarum flavicomum、淡黄绒泡菌Physarum melleum、垂头绒泡菌Physarum album、针箍菌Physarella oblonga）的个体发育特征进行比较研究,首次实现了垂头绒泡菌在实验室条件下的完整生活循环。4种黏菌孢子萌发均为V-型开裂,但萌发时间有所不同,黄头绒泡菌萌发所需时间最短,仅需5h,而针箍菌萌发所需时间最长,需要2d;针箍菌和淡黄绒泡菌形成的黏变形体均可转变为游动胞,而相同条件下黄头绒泡菌和垂头绒泡菌并未有游动胞形成;4种黏菌原生质团的生长速率不同,在光照刺激下针箍菌、淡黄绒泡菌、黄头绒泡菌和垂头绒泡菌的原生质团分别经过2-3d、2-3d、7d和13d,发育成子实体;完成孢子到孢子的整个生活史,针箍菌和淡黄绒泡菌需要25-30d,黄头绒泡菌和垂头绒泡菌需要40-45d。     

根系隔离条件下的谷子亲缘识别

在根系隔离情况下, 通过研究邻株身份(亲缘株、非亲缘株、陌生株)及其与种植密度(高、低)和土壤养分水平(高、低)交互作用对谷子(Setaria italica)形态学特征和生物量分配的影响, 探索谷子地上部分是否能够识别亲缘邻株, 以及谷子的这种亲缘识别能力对环境因子如何响应。结果显示: 1)亲缘组谷子叶生物量分配显著降低, 茎秆显著增粗, 暗示着亲缘组谷子植株间减少竞争, 并增强对当地多风气候的适应。而非亲缘组谷子叶生物量分配显著增加, 表明非亲缘组谷子植株间竞争较强。2)与非亲缘组相比, 陌生组谷子种子生物量分配显著增加, 株高显著减少, 表明陌生组谷子植株通过不对称竞争(与邻株糜(Panicum miliaceum)植株相比, 株高显著增加), 进一步限制邻株(糜)生长, 从而增强竞争能力, 同时, 将更多的生物量投资于繁殖, 增加适合度。3)在高密度种植条件下, 谷子茎生物量和叶生物量分配在各邻株身份处理间无显著差异, 而在低密度种植条件下, 与非亲缘组相比, 亲缘组谷子茎生物量显著增加, 叶生物量分配显著减小; 随着种植间距的增大(种植密度减小), 亲缘组谷子叶生物量分配显著减少, 而非亲缘组和陌生组叶生物量分配在高、低种植密度条件下无显著差异。4)在低土壤养分条件下, 亲缘组和非亲缘组谷子叶生物量分配无显著差异, 前者穗长显著小于后者, 而在高土壤养分条件下, 亲缘组谷子叶生物量分配显著小于非亲缘组, 前者穗长显著大于后者。结果表明, 在根系隔离的情况下,谷子能够识别亲缘邻株, 且谷子地上部分竞争信号在亲缘识别过程中扮演重要角色。较低种植密度和较高土壤养分水平有利于谷子亲缘识别能力的表达。     

Kin recognition in Setaria italica under the condition of root segregation

Aims Kin recognition may play an important part in the performance and productivity of crop plants. However, so far, little is known about whether crop plants can recognize their kin neighbors. The aim of this study was to explore kin recognition in Setaria italica, and its responses to changes in environmental and biological conditions.Methods A field experiment was conducted in the suburb of Shanghai. Setaria italica grew with different neighbors (kin, non-kin and strangers), under the condition of root segregation and different plant densities (high and low) and soil nutrient levels (high and low), respectively. We investigated how neighbor identity and its interactions with plant density and soil nutrient level affected the morphology and biomass allocation of S. italica.Important findings Under the condition of root segregation, 1) Leaf biomass allocation and stem diameter of plants in the kin groups significantly decreased and increased, respectively, suggesting that plants of S. italica in the kin groups reduced inter-individual competition, and adapted to the local windy climate. 2) Compared with the non-kin groups, plants in the stranger groups significantly increased the biomass allocation to seeds, while plant height decreased significantly, suggesting that the plants of S. italica in the stranger groups may reduce the growth of their neighbors due to asymmetric competition (S. italica significantly increased height compared with the neighboring plants, Panicum miliaceum). Therefore, the S. italic plants in the stranger groups allocated more biomass to reproduction and increased fitness than those in non-kin groups. 3) Under the condition of high plant density, no significant differences were found in stem biomass and leaf biomass allocation of plants among different neighbor identity treatments. While under the condition of low plant density, compared with the non-kin groups, biomass allocation to stem and leaf in the kin groups significantly increased and decreased, respectively. As the plant density decreased, plants in the kin groups decreased leaf biomass allocation significantly, while plants in the non-kin and stranger groups did not show such a response. 4) Under the condition of low soil nutrient level, no significant difference was found in leaf biomass allocation between the kin and non-kin groups, while the ear length of plants in the kin groups decreased significantly. Under the condition of high soil nutrient level, the biomass allocated to leaves in the kin groups decreased significantly, while ear length increased significantly compared with the non-kin groups. Therefore, under the condition of root segregation, plants of S. italica showed the ability to recognize their kin neighbors, and the aboveground competitive cues may play important roles in the course of kin recognition in S. italica. Lower plant density and higher soil nutrient level may facilitate the ability of kin recognition in S. italica.