Біологічні системи: теорія та інновації

Деякі екологічні аспекти впливу саліцилової кислоти

Мирослава Кобилецька, Олена Дем’янюк, Олена Наумовська
Завантажити статтю
Анотація

Саліцилова кислота є екологічно безпечним регулятором росту з поліфункціональними властивостями, яка має великі перспективи у практиці ведення сільського господарства, оскільки викориcтовується у низьких концентраціях і має природні шляхи катаболізму. Метою роботи було з’ясувати участь саліцилової кислоти у взаємодіях рослинних організмів з іншими біотичними компонентами екосистем та розкрити перспективи її використання у рослинництві та для розробки екологічно безпечних агротехнологій. Для досягнення мети було проведено пошук, аналіз, систематизацію та порівняння наукових джерел із використанням провідних наукових баз даних та методів логічного узагальнення. Встановлено, що рослини, ведучи прикріплений спосіб життя, постійно зазнають впливу біотичних стресів, насамперед фітопатогенів і травоїдних організмів. У відповідь вони сформували систему захисту, що включає пасивні бар’єри та активні імунні реакції на клітинному й молекулярному рівнях. У центрі цих процесів знаходяться фітогормони, серед яких саліцилова кислота має ключове значення. Було з’ясовано, що саліцилова кислота є однією з основних сигнальних молекул, що координує експресію генів, пов’язаних із захистом рослин, індукує синтез вторинних метаболітів, сприяє зміцненню клітинних стінок та активує механізми системної набутої стійкості. Особлива увага приділена взаємодії саліцилової кислоти з іншими фітогормонами, зокрема жасмоновою кислотою, етиленом, абсцизовою кислотою та ауксином, що разом утворюють складну сигнальну мережу, яка забезпечує інтегровану і ефективну імунну відповідь. Окремий розділ присвячено участі саліцилової кислоти у симбіотичних взаємодіях рослин з корисними мікроорганізмами, такими як мікоризні гриби та ризобії, що посилюють стійкість господаря до патогенів. Було також розглянуто практичний аспект використання саліцилової кислоти у сільському господарстві як екологічно безпечного засобу підвищення імунітету культурних рослин шляхом екзогенного застосування чи стимуляції ендогенного синтезу. Отримані узагальнення є важливими як для розуміння фундаментальних основ імунітету рослин, так і для практичного впровадження біотехнологій у захисті рослин від шкідників і хвороб

Ключові слова

регулятори росту; біотичні стресові чинники; абіотичні стресові чинники; фітопатогени; фітогормони

ЦИТУВАТИ
Kobyletska, M., Demyanyuk, O., & Naumovska, O. (2025). Some environmental aspects of salicylic acid. Biological Systems: Theory and Innovation, 16(2), 37-49. https://doi.org/10.31548/biologiya/2.2025.37
Використані джерела
  1. Alam, A., Ullah, H., Thuenprom, N., Tisarum, R., Cha‑um, S., & Datta, A. (2022). Seed priming with salicylic acid enhances growth, physiological traits, fruit yield, and quality parameters of cantaloupe under water‑deficit stress. South African Journal of Botany, 150, 1-12. doi: 10.1016/j.sajb.2022.06.056.
  2. Ali, A., Kant, K., Kaur, N., Gupta, S., Jindal, P., Gill, S.S., & Naeem, M. (2024). Salicylic acid: Homeostasis, signalling and phytohormone crosstalk in plants under environmental challenges. South African Journal of Botany, 169, 314-335. doi: 10.1016/j.sajb.2024.04.012.
  3. Ali, B. (2021). Salicylic acid: An efficient elicitor of secondary metabolite production in plants. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 31, article number 101884. doi: 10.1016/j.bcab.2020.101884.
  4. Ali, J., Wei, D., Mahamood, M., Zhou, F., King, P.J.H., Zhou, W., & Shamsi, I.H. (2023). Exogenous application of methyl salicylate induces defence in Brassica against peach potato aphid Myzus persicae. Plants, 12(9), article number 1770. doi: 10.3390/plants12091770.
  5. Alotaibi, M., El‑Hendawy, S., Mohammed, N., Alsamin, B., & Refay, Y. (2023). Appropriate application methods for salicylic acid and plant nutrients combinations to promote morpho‑physiological traits, production, and water use efficiency of wheat under normal and deficit irrigation in an arid climate. Plants, 12(6), article number 1368. doi: 10.3390/plants12061368.
  6. An, Y.Q., Bi, B.S., Xu, H., Ma, D.J., & Xi, Z. (2024). Co-application of brassinolide and pyraclostrobin improved disease control efficacy by eliciting plant innate defense responses in Arabidopsis thaliana. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 72(1), 916-932. doi: 10.1021/acs.jafc.3c07006.
  7. Arif, Y., Sami, F., Siddiqui, H., Bajguz, A., & Hayat, S. (2020). Salicylic acid in relation to other phytohormones in plant: A study towards physiology and signal transduction under challenging environment. Environmental and Experimental Botany, 175, article number 104040. doi: 10.1016/j.envexpbot.2020.104040.
  8. Bauters, L., Stojilković, B., & Gheysen, G. (2021). Pathogens pulling the strings: Effectors manipulating salicylic acid and phenylpropanoid biosynthesis in plants. Molecular Plant Pathology, 22(11), 1436-1448. doi: 10.1111/mpp.13123.
  9. Benjamin, G., Pandharikar, G., & Frendo, P. (2022). Salicylic acid in plant symbioses: Beyond plant pathogen interactions. Biology, 11(6), article number 861. doi: 10.3390/biology11060861.
  10. Berková, V., et al. (2023). Salicylic acid treatment and its effect on seed yield and seed molecular composition of Pisum sativum under abiotic stress. International Journal of Molecular Sciences, 24(6), article number 5454. doi: 10.3390/ijms24065454.
  11. Castro‑Torres, Y., Katholi, R.E., & Yar Khan, N. (2015). Aspirin for primary prevention of cardiovascular diseases: Current concepts, unanswered questions and future directions. Hellenic Journal of Cardiology, 56(6), 461-474.
  12. Choi, H.W., Wang, L., Powell, A.F., Strickler, S.R., Wang, D., Dempsey, D.A., Schroeder, F.C., & Klessig, D.F. (2019). A genome-wide screen for human salicylic acid (SA)-binding proteins reveals targets through which SA may influence development of various diseases. Scientific Reports, 9(1), article number 13084. doi: 10.1038/s41598-019-49234-6.
  13. Ding, P., & Ding, Y. (2020). Stories of salicylic acid: A plant defense hormone. Trends in Plant Science, 25(6), 549-565. doi: 10.1016/j.tplants.2020.01.004.
  14. Fang, X., Xie, Y., Yuan, Y., Long, Q., Zhang, L., Abid, G., & Zhang, W. (2025). The role of salicylic acid in plant defense responses against biotic stresses. Plant Hormones, 1, article number e004. doi: 10.48130/ph-0025-0003.
  15. Filgueiras, C.C., Martins, A.D., Pereira, R.V., & Willett, D.S. (2019). The ecology of salicylic acid signaling: Primary, secondary and tertiary effects with applications in agriculture. International Journal of Molecular Sciences, 20(23), article number 5851. doi: 10.3390/ijms20235851.
  16. Filgueiras, C.C., Willett, D.S., Moino Junior, A., Pareja, M., El Borai, F., Dickson, D.W., Stelinski, L.L., & Duncan, L.W. (2016). Stimulation of the salicylic acid pathway aboveground recruits entomopathogenic nematodes belowground. PLoS ONE, 11(5), article number e0154712. doi: 10.1371/journal.pone.0154712.
  17. Gong, Q., et al. (2023). Molecular basis of methyl-alicylate-mediated plant airborne defence. Nature, 622, 139-148. doi: 10.1038/s41586-023-06533-3.
  18. Guo, Z., Chen, Q., Liang, T., Zhou, B., Huang, S., Cao, X., Wang, X., Ding, Z., & Tu, J. (2023). Functionalized carbon nano-enabled plant ROS signal engineering for growth/defense balance. Nano Today, 51, article number 102045. doi: 10.1016/j.nantod.2023.102045.
  19. Han, Q., Tan, W., Zhao, Y., Yang, F., Yao, X., Lin, H., & Zhang, D. (2022). Salicylic acid-activated BIN2 phosphorylation of TGA3 promotes Arabidopsis PR gene expression and disease resistance. The EMBO Journal, 41(19), article number e110682. doi: 10.15252/embj.2022110682.
  20. Hou, S., & Tsuda, K. (2022). Salicylic acid and jasmonic acid crosstalk in plant immunity. Essays in Biochemistry, 66(5), 647-656. doi: 10.1042/EBC20210090.
  21. Hu, Y., et al. (2022). Salicylic acid carboxyl glucosyltransferase UGT87E7 regulates disease resistance in Camellia sinensis. Plant Physiology, 188(3), 1507-1520. doi: 10.1093/plphys/kiab569.
  22. Iqbal, Z., Iqbal, M.S., Hashem, A., Abd Allah, E.F., & Ansari, M.I. (2021). Plant defense responses to biotic stress and its interplay with fluctuating dark/light conditions. Frontiers in Plant Science, 12, article number 631810. doi: 10.3389/fpls.2021.631810.
  23. Jones, J.D.G., Staskawicz, B.J., & Dangl, J.L. (2024). The plant immune system: From discovery to deployment. Cell, 187(9), 2095-2116. doi: 10.1016/j.cell.2024.03.045.
  24. Karimi, M.R., Sabokdast, M., Korang Beheshti, H., Abbasi, A.R., & Bihamta, M.R. (2025). Seed priming with salicylic acid enhances salt stress tolerance by boosting antioxidant defense in Phaseolus vulgaris genotypes. BMC Plant Biology, 25(1), article number 489. doi: 10.1186/s12870-025-06376-2.
  25. Kavulych, Y., Kobyletska, M., Romanyuk, N., & Terek, O. (2023). Stress-protective and regulatory properties of salicylic acid and prospects of its use in plant production. Studia Biologica, 17(2), 173-200. doi: 10.30970/sbi.1702.718.
  26. Kaya, C., Ugurlar, F., Ashraf, M., & Ahmad, P. (2023). Salicylic acid interacts with other plant growth regulators and signal molecules in response to stressful environments in plants. Plant Physiology and Biochemistry: PPB, 196, 431-443. doi: 10.1016/j.plaphy.2023.02.006.
  27. Kobyletska, M.S. (2020). Fatty acid composition of corn and wheat plant shoots under the action of salicylate in drought conditions. Studia Biologica, 14(3), 91-104. doi: 10.30970/sbi.1403.629.
  28. Kolupaev, Yu.E., Yastreb, T.O., Shkliarevsky, M.A., Karpets, Yu.V., & Dyachenko, A.I. (2021). Salicylic acid: Synthesis and stress-protective effects in plants. The Bulletin of Kharkiv National Agrarian University. Series Biology, 2(53), 6-22. doi: 10.35550/vbio2021.02.006.
  29. Koo, Y.M., Heo, A.Y., & Choi, H.W. (2020). Salicylic acid as a safe plant protector and growth regulator. Plant Pathology Journal, 36(1), 1-10. doi: 10.5423/PPJ.RW.12.2019.0295.
  30. Kumar, P., Kumar, D., Pal, S., & Singh, S. (2025). Plant secondary metabolites in defense against phytopathogens: Mechanisms, biosynthesis, and applications. Physiological and Molecular Plant Pathology, 138, article number 102639. doi: 10.1016/j.pmpp.2025.102639.
  31. Kunkel, B.N., & Johnson, J.M.B. (2021). Auxin plays multiple roles during plant-pathogen interactions. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 13(9), article number a040022. doi: 10.1101/cshperspect.a040022.
  32. Li, A., Sun, X., & Liu, L. (2022). Action of salicylic acid on plant growth. Frontiers in Plant Science, 13, article number 878076. doi: 10.3389/fpls.2022.878076.
  33. Matysiak, K., Siatkowski, I., Kierzek, R., Kowalska, J., & Krawczyk, R. (2020). Effect of foliar applied acetylsalicilic acid on wheat (Triticum aestivum L.) under field conditions. Agronomy, 10(12), article number 1918. doi: 10.3390/agronomy10121918.
  34. Mishra, S., Roychowdhury, R., Ray, S., Hada, A., Kumar, A., Sarker, U., Aftab, T., & Das, R. (2024). Salicylic acid (SA)-mediated plant immunity against biotic stresses: An insight on molecular components and signaling mechanism. Plant Stress, 11, article number 100427. doi: 10.1016/j.stress.2024.100427.
  35. Naz, M., Zhang, D., Liao, K., Chen, X., Ahmed, N., Wang, D., Zhou, J., & Chen, Z. (2024). The past, present, and future of plant activators targeting the salicylic acid signaling pathway. Genes, 15(9), article number 1237. doi: 10.3390/genes15091237.
  36. Park, C.H., Park, Y.J., Youn, J.H., Roh, J., & Kim, S.K. (2023). Brassinosteroids and salicylic acid mutually enhance endogenous content and signaling to show a synergistic effect on pathogen resistance in Arabidopsis thaliana. Journal of Plant Biology, 66(2), 181-192. doi: 10.1007/s12374-023-09390-9.
  37. Parveen, A., et al. (2021). Promotion of growth and physiological characteristics in water-stressed Triticum aestivum in relation to foliar-application of salicylic acid. Water, 13(9), article number 1316. doi: 10.3390/w13091316.
  38. Pedrini, S., Stevens, J.C., & Dixon, K.W. (2021). Seed encrusting with salicylic acid: A novel approach to improve establishment of grass species in ecological restoration. PloS One, 16(6), article number e0242035. doi: 10.1371/journal.pone.0242035.
  39. Rakhmatova, N., Imamkhodjayeva, A., Uzbekov, V., Ubaydullaeva, Kh., & Zuparova, D. (2023). Comparative analysis of the content of salicylic acid in biotechnological cotton genotypes under some kinds of abiotic stress. Scientific Horizons, 26(1), 43-51. doi: 10.48077/scihor.26(1).2023.43-51.
  40. Saleem, M., Fariduddin, Q., & Castroverde, C.D.M. (2021). Salicylic acid: A key regulator of redox signalling and plant immunity. Plant Physiology and Biochemistry, 168, 381-397. doi: 10.1016/j.plaphy.2021.10.011.
  41. Sambyal, K., & Singh, R.V. (2021). Production of salicylic acid; a potent pharmaceutically active agent and its future prospects. Critical Reviews in Biotechnology, 41(3), 394-405. doi: 10.1080/07388551.2020.1869687. 
  42. Setotaw, Y.B., Li, J., Qi, J., Ma, C., Zhang, M., Huang, C., Wang, L., & Wu, J. (2024). Salicylic acid positively regulates maize defenses against lepidopteran insects. Plant Diversity, 46(4), 519-529. doi: 10.1016/j.pld.2024.03.004.
  43. Souri, M.K., & Tohidloo, G. (2019). Effectiveness of different methods of salicylic acid application on growth characteristics of tomato seedlings under salinity. Chemical and Biological Technologies in Agriculture, 6(1), article number 26. doi: 10.1186/s40538-019-0169-9.
  44. Torii, K.U. (2022). Plant signaling: Peptide-receptor pair re-opens stomata after pathogen infection. Current Biology, 32(14), R783-R786. doi: 10.1016/j.cub.2022.06.013.
  45. Tripathi, D., Tripathi, D., Raikhy, G., Raikhy, G., & Kumar, D. (2019). Chemical elicitors of systemic acquired resistance: Salicylic acid and its functional analogs. Current Plant Biology, 17, 48-59. doi: 10.1016/j.cpb.2019.03.002.
  46. Tsvilynyuk, O., & Telehii, L. (2020). Application of salicylic acid in growing Beta vulgaris L. plants in the context of sustainable agricultural production. Journal of Environmental Problems, 6(1), 21-27. doi: 10.23939/ep2021.01.021.
  47. Van Butselaar, T., & Van den Ackerveken, G. (2020). Salicylic acid steers the growth-immunity tradeoff. Trends in Plant Science, 25(6), 566-576. doi: 10.1016/j.tplants.2020.02.002.
  48. Vinay, C.M., Shetty, D.N., Sanjay, K.U., Venkatasai, N.N., & Rai, P.S. (2025). Impact of salicylic acid elicitation on the growth, photosynthesis, and metabolites of Bacopa monnieri (L.) Pennell growing in a hydroponic control system. Scientia Horticulturae, 342, article number 114056. doi: 10.1016/j.scienta.2025.114056.
  49. Wei, Y.S., Javed, T., Liu, T.T., Ali, A., & Gao, S.J. (2025). Mechanisms of abscisic acid (ABA)-mediated plant defense responses: An updated review. Plant Stress, 15, article number 100724. doi: 10.1016/j.stress.2024.100724.
  50. Zavaliev, R., & Dong, X. (2024). NPR1, a key immune regulator for plant survival under biotic and abiotic stresses. Molecular Cell, 84(1), 131-141. doi: 10.1016/j.molcel.2023.11.018.
  51. Zhu, F., Cao, M.Y., Zhang, Q.P., Mohan, R., Schar, J., Mitchell, M., Chen, H., Liu, F., Wang, D., & Fu, Z.Q. (2024). Join the green team: inducers of plant immunity in the plant disease sustainable control toolbox. Journal of Advanced Research, 57, 15-42. doi: 10.1016/j.jare.2023.04.016.