WO2013135889A1 - Volatile biomarkers for the detection of mycotoxin-producing fungal pathogens in maize plants - Google Patents

Volatile biomarkers for the detection of mycotoxin-producing fungal pathogens in maize plants Download PDF

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WO2013135889A1
WO2013135889A1 PCT/EP2013/055460 EP2013055460W WO2013135889A1 WO 2013135889 A1 WO2013135889 A1 WO 2013135889A1 EP 2013055460 W EP2013055460 W EP 2013055460W WO 2013135889 A1 WO2013135889 A1 WO 2013135889A1
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corn
maize
plants
kernels
maize plants
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PCT/EP2013/055460
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Inventor
Eva-Maria Becker
Petr KARLOVSKI
Richard Splivallo
Original Assignee
Georg-August-Universität Göttingen, Stiftung Öffentlichen Rechts
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/02Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
    • C12Q1/04Determining presence or kind of microorganism; Use of selective media for testing antibiotics or bacteriocides; Compositions containing a chemical indicator therefor

Definitions

  • the present invention relates to a process for producing maize plants, maize cobs and / or corn kernels with reduced fungal attack, in particular comprising the step of testing the maize plants, corn cobs and / or corn kernels for at least two volatile organic compounds (VOCs) from the group consisting of: longifols , ⁇ -selenins, ⁇ -seleins, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1442, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1445, ⁇ -bisabolites and ⁇ -macrocarps, wherein the presence of the VOCs indicates a fungal attack, and the step of treating the fungal infestation or sorting out affected corn plants, corn cobs and / or corn kernels.
  • VOCs volatile organic compounds
  • the invention relates to a method for the detection of fungal infestation in maize plants, maize cobs and / or corn kernels. Furthermore, the invention relates to a corresponding system and its use for testing maize plants, maize cobs and / or corn kernels on VOCs, and to the use of a calibration solution for testing.
  • Fungi can not only damage crops and reduce yields, but also produce toxins that then enter the food chain.
  • So Fusarium ssp. Fumonisins as well as trichothecenes such as deoxynivalenol (DON), nivalenol (NIV) or T2 toxin. It is known that trichothecenes have multiple toxic effects on physiological processes within the human and animal body, for example they affect the immune system. In agriculture, fungal infection of crops leads to the widespread application of fungicides. This is associated with high costs and environmental impact.
  • Corn is the most important crop, with more than 810 million tons of production in 2009. In 2011 alone, 144,000 square miles were planted in the US. Fusarium fungi mainly attack cereals (Demyttenaere et al., 2004), in particular the crops maize and wheat. By Fusarium-In eVtionen yield losses of up to 50% can result. In the US, the annual loss is estimated at up to $ 1 billion. In addition, in Germany alone, the annual use of fungicides in 2007 amounted to about 436 million euros. The sprays are applied on suspicion and with a quantity surcharge of approx. 30%. The appropriate use of fungicides would thus result in a high potential for savings. Thus, there is a need for methods and measuring systems that detect fungicides on plants and crops safely and in a timely manner.
  • the problem is that mushroom-infested foods are consumed. If fungal infestation of food is not detected in time and the affected food is not sorted out, the toxins produced by the fungus remain in the food cycle and are consumed by humans. In the event that the fungal infection is detected in time, the infested plants or plant fruits can be sorted out, so they no longer get into the food circulation. However, they can then still be used, for example, for the production of fuels. Due to the resulting lower cost but the fight against the fungus in the cultivation of plants is beneficial. The early detection of fungal attack on crops would thus be advantageous to take timely countermeasures, for example, to treat the plants with suitable sprays.
  • VOCs are small hydrocarbons of a wide variety of compounds (e.g., aldehydes, ketones, esters) which have high volatility and can be transported over long distances (see, for example, Degenhardt et al., (2009)). VOCs are produced by a variety of organisms (from the plants themselves or even from the pests), and the composition of the volatile components for a species may be specific under the given environmental conditions and physiological conditions. F Fischer et al. ( ⁇ 999 ⁇ ).
  • VOCs can be carried out by GC (gas chromatography), GC-MS (gas chromatography coupled with mass spectrometry), IMS (ion mobility spectrometer) or EN (Electric Nose).
  • GC gas chromatography
  • GC-MS gas chromatography coupled with mass spectrometry
  • IMS ion mobility spectrometer
  • EN Electro Nose
  • Trichodiene is a volatile starting material in the trichothecene pathway through the fungus itself, mycotoxins such as DON, DAS, NIV, etc., and has been known for many years (Jelen et al., 1997). This group cultivated different Fusarium spp. on autoclaved Wheat grains and analyzed them using Headspace GC-MS. Jelen et al. also describes that Fusarium phosphors can produce and emit ⁇ -bisabolene.
  • Girotti et al. (2010) investigated VOC emissions of different Fusarium spp. On sterile rice grains and detected a wide range of unknown sesquiterpenes in addition to the trichodienes.
  • VOCs volatile organic compounds
  • Table 2.15 on page 32 of the thesis shows the emission of various VOCs, for example ⁇ -seleins, ⁇ -selines and ⁇ -bisabolene.
  • no explanation for the emission of these VOCs could be given and various causes were mentioned, for example pest infestation, cultivation temperatures, ozone levels, waterlogging, herbicides etc.
  • Possible fungal attack by Fusarium spp. was neither considered nor are the experiments carried out suitable for this purpose. In particular, a fungal attack is not always visually recognizable and other detection methods are therefore necessary to detect or exclude fungal infection.
  • Demyttenaere et al. 2004 "Use of headspace solid-phase microextraction and headspace sorptive extraction for the detection of the volatile metabolites produced by toxigenic Fusarium species", Journal of Chromatography A 1027 (1 2), 147-154, relates to the detection of toxic Fussarium spp. using Headspace Sorptive Extraction (HSSE).
  • HSSE Headspace Sorptive Extraction
  • FR 2650475 AI, DE 19950396 C2, DE 10002880 Cl, and WO 02/32222 AI disclose methods for determining the condition of plants that are attacked by, for example, pests.
  • radiothermometric or thermographic examination or optical and chemical sensors are used.
  • the emission of VOCs in plants depends on a variety of factors, such as pest infestation, fungal infestation, cultivation temperatures, ozone in the air, waterlogging, etc.
  • the causes of the emission of VOCs was in the context of the present invention developed a trial system that allowed to largely control the relevant environmental influences on plants.
  • the plants were cultivated under "greenhouse conditions", since in the field, not all environmental influences can be controlled and can not be considered in retrospect.
  • PCR polymerase chain reaction
  • the present invention is based inter alia on the surprising finding that the VOC emission is different in maize with corncob and without corncob. Without this knowledge, it has not been possible to distinguish whether a particular VOC emission is caused in maize plants due to the growth stage, or caused by (temporary) pest infestation or the like (see above-mentioned dissertation by C. Zipfel).
  • fungal infestation could already occur at a very early stage after infection, e.g. with Fusarium spp. (For example, from 4 days after inoculation with a spore suspension) are detected. At this time, no external symptoms (for example, burns around the plungers) can be seen on the outside. After harvesting the flasks and removing the leaflets (at 4 days after inoculation dpi), only 2 out of 6 flasks showed a weak infestation. Of course it depends on the concentration of
  • the markers (VOCs) according to the invention thus enable a safe and early detection of fungal infestation in maize plants with corn cobs or, respectively, from full bloom.
  • certain VOCs can be used as markers for fungal attack when corn cobs develop, enabled the present invention, in particular, the knowledge is decisive for the timing of the measurement of the marker, ie it is measured when corn cobs develop, and for the suitable measuring points, ie near the corncobs.
  • an early fungal infestation can optionally be detected with the method and system according to the invention, since the markers have a high sensitivity and specificity and, in addition, because the knowledge about the plant parts (corncob) which emit the VOCs, a targeted measurement of already very low VOCs Concentrations allowed.
  • the present invention makes it possible to provide a suitable measuring system which, on the basis of the findings described here, with regard to its constructional properties and / or with respect to its measuring functions, is adapted for the detection of fungal infestation in maize plants with corn cobs and can be used from the plant separated corncobs and corn kernels.
  • a suitable measuring system which, on the basis of the findings described here, with regard to its constructional properties and / or with respect to its measuring functions, is adapted for the detection of fungal infestation in maize plants with corn cobs and can be used from the plant separated corncobs and corn kernels.
  • GC GC-MS, IMS, FAIMS or cheaper sensor expert systems (eg electrochemical sensor arrays, colorimetric sensors, and electrical / electronic noses)
  • sensor expert systems eg electrochemical sensor arrays, colorimetric sensors, and electrical / electronic noses
  • mixed infections can lead to certain VOCs which are suitable for the detection of individual strains no longer being detectable in a mixed infection of two strains.
  • different strains were used, which were also tested as a single infection.
  • the strains used in the experiments each have different properties (e.g., lineage, mycotoxin spectrum, aggressiveness).
  • grown on the plant the two species are in a competitive relationship, in which usually one of the species gets the upper hand.
  • synthesis / emission or even suppression of certain VOCs signals occurs. As shown in FIGS.
  • ß-seleins is particularly suitable for the detection of MIX1 and MIX2 infections.
  • ⁇ -selenin is characteristic of both Fusarium graminearum strains and Fusarium verticillioides strain 1.
  • ⁇ -macrocarpene can preferably additionally be tested.
  • the method according to the invention is therefore possibly suitable for detecting mixed infections.
  • One embodiment of the invention therefore relates to a method for producing maize plants (with corncobs), maize cobs and / or corn kernels with reduced fungal attack, comprising the steps: (i) providing maize plants, corn cobs and / or corn kernels, the maize plants having reached at least the stage of growth BBCH coding 65,
  • step (ii) testing the maize plants of step (i), corn cobs and / or maize kernels for at least two volatile organic compounds from the group consisting of: longifolene, a-selinin, beta-selenin, a sesquiterpene with a Kovats index of 1442, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1445, ⁇ -bisabolene and ⁇ -macrocarpene, wherein the presence of the volatile organic substances indicates a fungal attack,
  • step (iii) treating the corn plants from step (ii) with fungal infestation with spray (s) effective against the fungus found in step (ii) or separating maize plants, corn cobs and / or corn kernels from step (ii ) with fungal infestation of those without fungal infestation, and
  • step (iv) recovering corn plants, corn cobs and / or corn kernels from step (iii) with reduced fungal attack compared to the maize plants, corncobs and / or corn kernels provided in step (i).
  • Another embodiment relates to a method of detecting fungal infestation in maize plants, corn cobs and / or corn kernels, comprising testing the maize plants, corn cobs and / or corn kernels according to the invention as described in step (ii) as described herein, wherein the presence of the volatile organic materials indicates fungal infestation .
  • Presence of volatile organic compounds means that the VOCs are detectable, i. that a measurement signal is recognizable that is stronger than a possible background noise.
  • Another embodiment relates to a system for testing corn plants, corn cobs and / or corn kernels for volatile organic compounds (VOCs), the system comprising a meter comprising at least two volatile organic compounds selected from the group consisting of: longifolene, alpha-selenin , ⁇ -selenin, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1442, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1445, ⁇ -bisabolene and ⁇ -macrocarpenes.
  • VOCs volatile organic compounds
  • Another aspect of the invention relates to the use of the system of the invention for testing maize plants, corn cobs and / or corn kernels for volatile organic compounds (VOCs) for detecting fungal infestation.
  • VOCs volatile organic compounds
  • a calibration solution comprising at least two organics from the group consisting of: longifolene, ⁇ -selenin, ⁇ -selenin, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1442, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1445, ⁇ -bisabolene and ⁇ -macrocarpenes, for calibrating a meter for testing maize plants, corn cobs and / or corn kernels for volatile organics for detecting fungal infestation.
  • SQT sesquiterpene
  • KI Kovatsindex
  • AI calculated / calculated calculated Kovats Retention Index
  • Dpi days after inoculation
  • Fusarium gr. Fusarium graminearum
  • FG1 Fusarium graminearum strain 1
  • FG2 Fusarium graminearum strain 2
  • Fusarium sub. Fusarium subglutinans
  • FSUB Fusarium subglutinans strain 1; Fusarium vert.
  • Figure 1 The figure shows a listing of the molecular masses of VOCs.
  • FIG. 3 This figure is based on statistical evaluation, Kruskal-Wallis test (Siegel & Calstellan (1988), p ⁇ 0.01.
  • This growth stage draws by a male inflorescence with full bloom, ie upper and lower panicle branches in bloom and a female inflorescence with fully pushed scar tissue.
  • the growth stage can be determined with the naked eye.
  • the fruit / corncob development starts with the main flower of the plant, which is characterized by the BBCH-65.
  • the flower marks the beginning of the piston development or the plant-physiological transition from the vegetative phase to the generative phase. From this point on, the corn plants according to the invention are thus referred to as maize plants with corn cobs. More preferably, a piston is present as soon as the grain formation is visible to the naked eye.
  • the corn plants are used at the earliest 4 days from BBCH-65, more preferably at the earliest 5, at the earliest 6, at the earliest 7, at the earliest 8, at the earliest 9, or at the earliest 10 days after BBCH-65. It is likewise possible to carry out the test method according to the invention from the point in time at which the grain formation in the bulb is noticeable, palpable or discernible to the naked eye.
  • the present invention relates to a process for the production of maize plants, in particular maize plants having at least BBCH-65 growth stage, maize cobs and / or corn fungi with reduced fungal attack, comprising the steps (i) - (iv).
  • Step (i) is to provide maize plants, corncobs (separated from the maize plant), and / or corn kernels (separated from the maize plant / corncob).
  • the term "providing” includes culturing corn plants and optionally harvesting the corncobs and corn kernels. However, the maize plants and the maize cobs and corn kernels separated from the maize plant may also be produced separately and then subjected to the process according to the invention. If the method comprises cultivating the corn plants, the use of sprays can be controlled and controlled according to the invention. If the culturing and harvesting of the plants is done in a separate process, the sorting out of mushroom-infested maize plants, corn cobs and / or corn kernels can be controlled and controlled according to the invention. Preferably, Zea mays is used.
  • the method in step (i) comprises at least one step selected from the group consisting of: cultivating corn plants, harvesting corncobs, and providing harvested corncobs or corn kernels.
  • the process can be carried out on maize plants, provided that the maize plants are already developing corn cobs.
  • the procedure can be carried out before or after the harvest.
  • the provision of the corn plants in the present method comprises cultivating maize plants in a substrate, for example in soil, in particular in the field or in agriculture.
  • the corn plants are cultivated on easily heatable soils with good nutrient and water supply. Less preferred is cultivation in soil with waterlogging or heavy soils.
  • two-thirds commercial compost soil was mixed with 1/3 sand during the experiments. There was a moderate fertilizer intake with commercial fertilizer (urea, potash, phosphorus and micronutrients).
  • Step (ii) comprises testing the maize plants, corncobs and / or corn kernels for at least two, more preferably at least three, more preferably at least four, more preferably at least five, more preferably at least six and more preferably at least seven or exactly two, preferably exactly three, more preferably exactly four, more preferably exactly five, further preferably exactly six, more preferably exactly seven, further preferably exactly eight volatile organic substances from the group consisting of: longifols, ⁇ -selines, ⁇ -selines, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1442, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1445, ⁇ -bisabolene and ⁇ -macrocarpene, where the presence of volatile organic substances indicates a fungal attack.
  • the group of volatile organic substances is formed from: longifoles, ⁇ -selines, ⁇ -selines, ⁇ -bisabolites and ⁇ -macrocarps. It is preferred to test for at least two, more preferably at least three, more preferably at least four, more preferably five or exactly two, preferably exactly three, more preferably exactly four, more preferably exactly five VOCs from the above group , In addition, preference is given in the process according to the invention to at least ⁇ -selenines and ⁇ -macrocarps, more preferably to at least ⁇ -selinen, ⁇ -
  • Macrocarps and ⁇ -selines tested More preferably, not only two VOCs from the group consisting of alpha-selenin, SQT 1442 and SQT 1445 are tested.
  • VOCs that are not found in maize plants having at least BBCH-65 growth stage, corn cobs and / or corn kernels infested with fungi and other pests are tested.
  • VOCs which were not detectable in FIG. 2 in the column "healthy corncob VOCs" (white field) are preferably tested.
  • Particularly preferred are only volatile organic substances from the group consisting of: Longifolen, ⁇ -selines, ß-seleins, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1442, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1445, ß-bisabolene and ß-macrocarpene tested.
  • the volatile organic matters indicated by the symbol "w” and / or the volatile organic substances indicated by the symbol " ⁇ " in Fig. 3 are not used as a marker.
  • ⁇ -selenin and ⁇ -macrocarpene, and additionally at least one or two of the aforementioned group of volatile organic compounds (VOCs) are tested, in addition at least longiferols and / or ⁇ -bisabolene / ⁇ -seleins are additionally tested.
  • VOCs volatile organic compounds
  • only ⁇ -selenins and ⁇ -macrocarps and optionally ⁇ -seleins are tested.
  • any number of volatile organic compounds (VOCs) can be tested, but preferably a maximum of 10, a maximum of 7, a maximum of 6, a maximum of 5 or a maximum of 4 volatile organic substances (VOCs).
  • VOCs from the group consisting of: Longifolen, ⁇ -selins, ß-seleins, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1442, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1445, ß-bisabolene and ß-acrocarpen or aus the group consisting of: Longifolen, ⁇ -Selinen, ß-Selinen, ß-Bisabolen and ß-Macrocarpen be tested.
  • one, two, three or more organic volatiles selected from the group consisting of: 2-hexanone, 3-octanone, 3-octanol, sesquiterpene with a Kovats index of 1410, sesquiterpenes with a Kovatsindex of 1477, sesquiterpenes with a Kovatsindex of 1485, sesquiterpenes with a Kovatsindex of 1488, and sesquiterpenes with a Kovatsindex of 1547.
  • step (ii) in addition to the above-mentioned groups of VOCs, it is also possible to test for volatile mycotoxins or mycotoxin precursors, preferably trichodens, or other suitable markers, in particular VOCs prepared by the particular pest itself.
  • VOCs may be selected according to the application desired.
  • the type of fungal attack to be tested type of fungus, mixture of fungus species
  • VOCs can be selected according to the application desired.
  • the type of fungal attack to be tested type of fungus, mixture of fungus species
  • the test method according to the invention is preferably carried out from time BBCH-65, more preferably at least 4 days after BBCH-65, more preferably at the earliest 5, at the earliest 6, at the earliest 7, at the earliest 8, at the earliest 9, or at the earliest 10 days after BBCH-65.
  • a corn stock in the field has reached BBCH-65 stage when approximately 50% of the plants are at this stage.
  • the plants in the center of the culture whereas the plants can be disregarded at the field edges (for example up to 1, 2, 3, 4 or 5 meters from the edge of the field). It is likewise possible to carry out the test method according to the invention from the point in time when the grain formation in the bulb can be recognized by the naked eye or the grains can be felt.
  • the fungal attack by Fusarium spp. caused, in particular by a fungus from the group consisting of: Fusarium graminearum, Fusarium subglutinans, Fusarium verticillioides, and mixtures thereof, preferably Fusarium graminearum and / or Fusarium verticillioides.
  • fungal infestation is considered to be indicated when the volatile organics are measured in concentrations above specified thresholds.
  • maize plants can first be treated with at least BBCH growth stage, corn cobs and / or maize kernels other than fungi and other pests for which the desired VOCs are tested.
  • the threshold that indicates fungal infestation when exceeded is then chosen above the levels of corn plants, corn cobs and / or corn kernels not affected by fungi and other pests.
  • a threshold value of 10%, 30%, 50% or more above the measured value may be selected.
  • a measured value of the magnitude of at least two or three times the strength of the signal of the measurement noise can be selected.
  • a threshold for an open-loop measurement over 24 hours may be 0.1-4.0 pg.
  • the threshold value depends, for example, on the sensitivity of the measuring device and can therefore be suitably selected by the person skilled in the relevant system.
  • the step of testing for volatile organics comprises calibrating the meter by means of a sample containing the respective volatile species.
  • Suitable mixing ratios of the VOCs can be readily selected by the skilled person.
  • the VOCs to which the meter responds less sensitively can be used in larger quantities.
  • the meter may be calibrated before or possibly during or between the measurements. The fingerprint of the calibration solution is then considered characteristic of pest infestation.
  • a measuring device for testing the volatile organic substances, for example, a measuring device may be used which is selected from the group consisting of: gas chromatographs (GC), gas chromatographs coupled with mass spectrometers (GC-MS), ion mobility spectrometers (IMS), high field ion mobility spectrometers with asymmetric waveform (FAIMS, high-field asymmetric waveform ion mobility spectrometry),
  • GC gas chromatographs
  • GC-MS gas chromatographs coupled with mass spectrometers
  • IMS ion mobility spectrometers
  • FIMS high field ion mobility spectrometers with asymmetric waveform
  • FAIMS high-field asymmetric waveform ion mobility spectrometry
  • electrochemical sensors electrochemical sensor arrays, colorimetric sensors, and electrical / electronic noses.
  • Volatile organics testing may be performed, for example, in the headspace surrounding the corncobs of the maize plants, corncobs separated from the plant (e.g., harvested), and / or corn kernels, preferably by head-space sampling. Most preferably, a dynamic headspace sampler is used.
  • head-space is the (immediate) air space that surrounds the plant parts above the earth. The distance of the measuring sensors depends on the type and sensitivity of the sensor.
  • the measurement method can be carried out in such a way that a gas chromatographic analysis is followed by the static or dynamic method of collecting volatile components.
  • e-noses electric / electronic noses
  • VOCs VOCs
  • e-noses electrical / electronic noses
  • chemoresistive metal oxide sensors eg, In 2 O 3 , SnO 2
  • the headspace in the vicinity of the corncobs of the maize plants it is preferable to test the headspace in the vicinity of the corncobs of the maize plants, the corncobs cut off from the plant and / or the corn kernels, with the appropriate distance from the corncobs of the corn plants, the corncobs separated from the plant and / or corn kernels depends on the meter and can be selected by the skilled person.
  • a measuring device is used which has a resolution in the centimeter range and can distinguish between adjacent plants.
  • an affected plant can be distinguished from its neighboring uninfected plant.
  • testing may be done by aspirating air from the environment of the corn plants, particularly from the vicinity of the corncobs of the plants, the corncob and / or the corn kernels, into the meter, which air is tested for volatile organics.
  • the air is preferably measured in 0.7-1.8 m, preferably 1-1.5 m, height from the ground.
  • the horizontal distance to the plant is for example 5 to 50 cm.
  • Step (iii) comprises treating corn plants having at least BBCH-65 growth stage with fungal infestation with spray (s) effective against the fungus found in step (ii), or separating corn plants, corn cobs and / or Corn kernels with fungal infestation of those without fungus.
  • Testing in step (ii) results in a measurement that either indicates fungal attack or indicates that there is no fungal attack. Based on the measurement result, it is determined whether to act or whether only the next time for a measurement is determined. Action based on the measurement results may include treating the plants with antifungal agents, but also removing affected plants from the plant culture.
  • treating the corn plants in step (iii) comprises applying sprays, preferably sprays, to Fusarium spp., More preferably to one or more fungi from the group consisting of Fusarium graminearum, Fusarium subglutinans, Fusarium verticillioides, and mixtures thereof.
  • Fusarium infection is a buttock sinus.
  • the spray contains a fungicide or mixture of several fungicides.
  • spray can be selectively applied to positively tested (i.e., fungus-infested) maize crops.
  • positively tested i.e., fungus-infested
  • step (iii) of the method according to the invention is based on the measurement results in the sorting out of affected corn plants, maize cobs or corn kernels.
  • Fungus infestation based on a certain amount of maize plants, corncobs or maize kernels is reduced or maize plants, maize cobs and / or corn kernels with reduced fungal infestation are produced.
  • the separation of fungus-affected and unaffected maize plants, maize cobs and / or corn kernels takes place by means of an agricultural machine, preferably by means of a harvester.
  • the corn plants, corn cobs (and corn) separated from the plant in step (i) may be provided in batches (ie, non-continuous) or in a continuous process, wherein the corn plants, corn cobs and / or corn kernels in Step (ii) be tested batchwise or in a continuous process, and
  • process step in (iii) comprises separating the affected and unaffected maize plants, corn cobs and / or corn kernels in different batches in which the respective volatile organic substances are detected / not detected, or at least detected in different amounts, or
  • the process step in (iii) comprises the continuous separation of fungal infested and non-infested maize plants, corn cobs and / or corn kernels.
  • the provision of corn plants or maize plants with corncobs includes planting and cultivating maize plants to the full bloom or development of corncobs.
  • the separation of maize plants with fungal infestation of those without fungal infestation can then be done by either harvesting only the corncobs with fungal infestation, or the corncobs without fungal infestation.
  • the corncobs are harvested separately with fungus and those without fungus.
  • the order here is arbitrary, but preferably the corncobs are harvested without fungal attack to prevent further spread of the fungus.
  • infested maize plants, corn cobs and / or corn kernels can be sorted out by hand, or shot with compressed air from the conveyor belt.
  • batch sorting is preferred, with the sensor being held / integrated into the sump with the batch.
  • the devices of the invention can be provided without problems.
  • the corn plants, corn cobs and / or corn kernels can be transported on a conveyor belt.
  • the measuring system according to the invention If the characteristic VOCs are measured, a certain part of the conveyed material, which was under the measuring sensor at that moment, is considered as having been attacked by fungi. This part of the conveyed material can then be directed to a different transport path than that of the unaffected conveyed material and thus be separated.
  • the measurement procedure can also be carried out in the respective containers, thus classifying them in unaffected and fungal batches.
  • the measuring systems according to the invention can be used in particular directly on harvesting machines, so that a reduction of the fungal load takes place during the harvesting process.
  • steps (ii) and (iii) can also be carried out repeatedly.
  • step (iii) may involve either treating or rejecting infested plants, or merely determining the next time to measure (step (ii)).
  • Step (iv) of the method according to the invention comprises harvesting maize plants, corn cobs and / or maize kernels with reduced fungus attack compared to the maize plants, corncobs and / or corn kernels provided in step (i).
  • step (iv) the "product" of the process according to the invention is obtained. If a defined amount of maize plants, corncobs and / or corn kernels obtained is compared with the same, comparable amount of maize plants, corncobs and / or maize kernels provided in step (i), the fungal infestation in the product obtained is lower. If corn plants are cultivated in step (i), the product obtained has a reduced fungal attack compared to a product which would have been obtained if the process according to the invention, which may for example comprise the selective use of spraying agents, had not been carried out.
  • the invention also relates to a method for detecting fungal infestation in maize plants with at least BBCH-65 growth stage, (separated from the plant) corn cobs and / or Corn kernels comprising testing the corn plants, corn cobs and / or corn kernels according to step (ii) as described herein, wherein the presence of the volatile organic matter indicates fungal infestation.
  • the method of detecting fungal infestation is performed to determine if fungal infestation is present. If there is no fungal attack, there is no need to act, that is, for example, no step of spraying or sorting out corn plants, corn cobs or corn kernels is necessary. If there is a fungal attack, action can be taken as described above. All of the preferred embodiments described for the method of producing maize plants, corn cobs, and / or corn kernels with reduced fungal infestation may also be used for the method of detecting fungal infestation, and vice versa.
  • the invention relates to a system for testing maize plants having at least BBCH-65 growth stage, corn cobs and / or corn kernels for volatile organic compounds (VOCs), the system comprising a measuring device comprising at least two, preferably three volatile organic substances from the Group consisting of: longifolene, ⁇ -selenin, ⁇ -selenin, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1442, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1445, ß-bisabolene and ß-macrocarpenes.
  • VOCs volatile organic compounds
  • All of the preferred embodiments described for the method of producing corn plants, corn cobs, and / or reduced fungal corn kernels may also be used for the system for testing corn plants, corn cobs, and / or corn kernels for volatile organics (VOCs), and vice versa.
  • VOCs volatile organics
  • the system is mounted on an agricultural utility vehicle or on a drivable drone.
  • drones can inspect corn acreage independently of large agricultural vehicles to detect fungal infestation.
  • a human-powered vehicle can equally be used for driving off and testing the crops.
  • the system may be configured to be worn by a human.
  • the system includes a computer with appropriate software that handles the control of the meter.
  • the system preferably comprises a control element which controls a sorting system for sorting maize plants, maize cobs and / or corn kernels using measurement signals which are transmitted from the measuring device to the control element.
  • the measuring device is preferably selected from the group consisting of: gas chromatographs (GC), gas chromatographs coupled with mass spectrometers (GC-MS), in particular field-portable GC-MSs such as Z-noses (available from Electronic Sensor Technology, USA), ion spectrometers.
  • GC gas chromatographs
  • GC-MS gas chromatographs coupled with mass spectrometers
  • Z-noses available from Electronic Sensor Technology, USA
  • Ion spectrometers Mobility spectrometers (IMS), high field ion mobility spectrometers with asymmetric waveforms (FAIMS), electrochemical sensors, electrochemical sensor arrays, colorimetric sensors, and electrical / electronic noses.
  • IMS mobility spectrometers
  • FIMS high field ion mobility spectrometers with asymmetric waveforms
  • electrochemical sensors electrochemical sensor arrays
  • colorimetric sensors colorimetric sensors
  • electrical / electronic noses electrical / electronic noses.
  • Electric / electronic noses typically include three elements: a sensor array exposed to the VOCs, means that can convert the sensor signals into a readable format or signal, and software that processes the data can.
  • Conventional sensors can be used according to the invention, for example metal oxide sensors (MOX), eg tin oxide or zinc oxide, MOSFET sensors (metal oxide semiconductor field effect sensors), conductive polymer sensors, infrared sensors, quartz sensors (QMB, quartz Crystal Micro Balance ), Field effect sensors, or fiber optic sensors.
  • MOX metal oxide sensors
  • MOSFET sensors metal oxide semiconductor field effect sensors
  • conductive polymer sensors infrared sensors
  • quartz sensors QMB, quartz Crystal Micro Balance
  • Field effect sensors or fiber optic sensors.
  • measuring devices described above for example IMS, GC-MS
  • "According to the invention” means here that the measuring devices are calibrated according to the invention, equipped with a unit containing the calibration solution according to the invention, or geometrically mounted in the system so that the sampling can be done according to the invention in the vicinity of corn cobs or corn kernels.
  • the operation of an IMS is described for example in DE102009011102 AI.
  • the system comprises a means that converts the measurement signal into a visually or audibly perceptible signal if fungal infestation is detected.
  • a means may be, for example, a lamp, a display or a speaker. Upon perception of the signal can then be responded to the fungal attack accordingly.
  • the system comprises a calibration unit containing a calibration solution, wherein the calibration solution contains a mixture of VOCs according to the invention and the system can automatically access this calibration solution to automatically carry out calibration processes at suitable intervals.
  • the system includes a control element that controls a device for delivering spray to corn plants using measurement signals communicated from the gauge to the control element.
  • the invention also relates to a calibration solution comprising at least two, preferably at least three, organic substances from the group consisting of: longifoles, ⁇ -selines, ⁇ -selines, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1442, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1445, ⁇ -Bisabolic and ⁇ -macrocarpenes.
  • a calibration solution comprising at least two, preferably at least three, organic substances from the group consisting of: longifoles, ⁇ -selines, ⁇ -selines, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1442, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1445, ⁇ -Bisabolic and ⁇ -macrocarpenes.
  • the invention also relates to the use of the calibration solution for calibrating a measuring device for testing maize plants, corn cobs and / or corn kernels for volatile organic substances.
  • the calibration solution can be used in the method according to the invention.
  • VOCs used for the calibration solution are either commercially available or can be prepared by synthesis or extraction.
  • selenins may be obtained by extracting, for example, celery (Apium graveolens), pepper (Piper nigrum), from Sweet Annie essential oil (Artemisia annua) or Calamus (Acorus calamus).
  • Alpha and Beta Selines can also be obtained from Sellery Oil of Roth (Karlsruhe, Germany).
  • For celery also see: Journal of Food Science and Technology, 200, 37, 6, 631-635; Food Chemistry, 2010, 120, 230-234; Parasitol Res 2008, 104, 107-115.
  • African Journal of Biotechnology 2009, 8, 424-431 Beta-Bisabol can be obtained from Santa Cruz Biotechnology, Inc. USA. Longifolene can be obtained from Sigma-Aldrich, DE, or Metha Oil Industrie (India).
  • Circulation system (English, open loop) established with a continuous air flow.
  • the flasks were harvested after 24 days.
  • the time course of the VOC synthesis was investigated in a time series experiment with harvest times at intervals of 4 days.
  • VOCs The systematic distribution of VOCs within the infected maize plants was investigated by sampling the leaf material.
  • Demyttenaere et al. 2004 "Use of headspace solid-phase microextraction and headspace sorptive extraction for the detection of the volatile metabolites produced by toxigenic Fusarium species", Journal of chromatography A 1027 (1-2), 147-154;

Abstract

The invention relates to a method for producing maize plants, maize cobs and/or maize kernels with reduced fungal infestation, in particular comprising the steps of testing the maize plants, maize cobs and/or maize kernels for at least two volatile organic substances from the group consisting of: longifolene, α-selinene, ß-selinene, a sesquiterpene with a Kovats index of 1442, a sesquiterpene with a Kovats index of 1445, ß-bisabolene and ß-macrocarpene, wherein the presence of the volatile organic substances indicates a fungal infestation, and treating the fungal infestation or separating out infested maize plants, maize cobs and/or maize kernels. The invention additionally relates to a method for identifying fungal infestation in maize plants, maize cobs and/or maize kernels. The invention further relates to a corresponding system and use thereof for testing maize plants, maize cobs and/or maize kernels for volatile organic substances (VOSs), and to the use of a calibration solution.

Description

Volatile Biomarker für die Detektion von Mykotoxin produzierenden pilzlichen Pathoqenen bei Volatile biomarker for the detection of mycotoxin-producing fungal pathogens
Maispflanzen corn plants
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern mit vermindertem Pilzbefall, insbesondere umfassend den Schritt des Testens der Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörner auf mindestens zwei volatile organische Stoffe (VOCs) aus der Gruppe bestehend aus: Longifolen, α-Selinen, ß-Selinen, einem Sesquiterpen mit einem Kovatsindex von 1442, einem Sesquiterpen mit einem Kovatsindex von 1445, ß-Bisabolen und ß-Macrocarpen, wobei das Vorliegen der VOCs einen Pilzbefall anzeigt, und den Schritt des Behandeins des Pilzbefalls oder dem Aussortieren von befallenen Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Nachweis von Pilzbefall bei Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein entsprechendes System und dessen Verwendung zum Testen von Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern auf VOCs, sowie die Verwendung einer Kalibrierlösung zum Testen. The present invention relates to a process for producing maize plants, maize cobs and / or corn kernels with reduced fungal attack, in particular comprising the step of testing the maize plants, corn cobs and / or corn kernels for at least two volatile organic compounds (VOCs) from the group consisting of: longifols , α-selenins, β-seleins, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1442, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1445, β-bisabolites and β-macrocarps, wherein the presence of the VOCs indicates a fungal attack, and the step of treating the fungal infestation or sorting out affected corn plants, corn cobs and / or corn kernels. In addition, the invention relates to a method for the detection of fungal infestation in maize plants, maize cobs and / or corn kernels. Furthermore, the invention relates to a corresponding system and its use for testing maize plants, maize cobs and / or corn kernels on VOCs, and to the use of a calibration solution for testing.
Stand der Technik  State of the art
Pilze können nicht nur Nutzpflanzen schädigen und den Ertrag senken, sondern auch Toxine erzeugen, welche dann in die Nahrungskette eintreten. So können Fusarium ssp. Fumonisine herstellen, sowie Trichothecene wie Deoxynivalenol (DON), Nivalenol (NIV) oder T2-Toxin. Es ist bekannt, dass Trichothecene multiple toxische Auswirkungen auf physiologische Vorgänge innerhalb des menschlichen und tierischen Körpers haben, beispielsweise beeinträchtigen sie das Immunsystem. In der Agrarwirtschaft führt der Pilzbefall von Nutzpflanzen zum großflächigen Ausbringen von Fungiziden. Dies ist mit großen Kosten und Umweltbelastung verbunden.  Fungi can not only damage crops and reduce yields, but also produce toxins that then enter the food chain. So Fusarium ssp. Fumonisins as well as trichothecenes such as deoxynivalenol (DON), nivalenol (NIV) or T2 toxin. It is known that trichothecenes have multiple toxic effects on physiological processes within the human and animal body, for example they affect the immune system. In agriculture, fungal infection of crops leads to the widespread application of fungicides. This is associated with high costs and environmental impact.
Mais ist die wichtigste Nutzpflanze, mit mehr als 810 Millionen Tonnen Produktion im Jahr 2009. Allein im Jahr 2011 wurden in den USA 144 000 Quadratmeilen angepflanzt. Fusarium- Pilze befallen vor allem Getreide (Demyttenaere et al. 2004), insbesondere die Nutzpflanzen Mais und Weizen. Durch Fusarium-ln eVtionen können sich Ertragsausfälle von bis zu 50 % ergeben. In den USA wird der jährliche Verlust auf bis zu 1 Milliarde US-Dollar geschätzt. Zudem betrug allein in Deutschland der jährliche Einsatz von Fungiziden in 2007 ca. 436 Millionen Euro. Appliziert werden die Spritzmittel auf Verdacht und mit einem Mengenaufschlag von ca. 30 %. Bei bedarfsgerechter Anwendung von Fungiziden ergäbe sich somit ein hohes Einsparpotenzial. Somit besteht ein Bedarf an Verfahren und Messsystemen, die Fungizide auf Pflanzen und Pflanzenfrüchten sicher und rechtzeitig erkennen.  Corn is the most important crop, with more than 810 million tons of production in 2009. In 2011 alone, 144,000 square miles were planted in the US. Fusarium fungi mainly attack cereals (Demyttenaere et al., 2004), in particular the crops maize and wheat. By Fusarium-In eVtionen yield losses of up to 50% can result. In the US, the annual loss is estimated at up to $ 1 billion. In addition, in Germany alone, the annual use of fungicides in 2007 amounted to about 436 million euros. The sprays are applied on suspicion and with a quantity surcharge of approx. 30%. The appropriate use of fungicides would thus result in a high potential for savings. Thus, there is a need for methods and measuring systems that detect fungicides on plants and crops safely and in a timely manner.
Mit Ausnahme der visuellen Kontrolle von Getreidebeständen durch Landwirte und Experten, gibt es bislang kein effizientes System für die Früherkennung einer /^s<3r/£//77-Infektion im Feld. Die exakte Bestimmung der pilzlichen Biomasse durch molekularbiologische Methoden, z.B. quantitative Real-Tlme PCR (Polymerase-Kettenreaktion) und die Bestimmung der Toxin- l Konzentration mit analytischen Methoden, wie HPLC-MSWith the exception of the visual inspection of cereal stocks by farmers and experts, there is currently no efficient system for the early detection of a field infection. The exact determination of fungal biomass by molecular biological methods, eg quantitative real-Tlme PCR (polymerase chain reaction) and the determination of toxin l Concentration with analytical methods, such as HPLC-MS
(Hochleistungsflüssigkeitschromotographie-Massenspektrometrie) sind zeitaufwändig, kostenintensiv und als schnelle Entscheidungsgrundlage für Landwirte ungeeignet. (High-performance liquid chromatography-mass spectrometry) are time-consuming, cost-intensive and unsuitable as a quick decision-making basis for farmers.
Wie oben erwähnt, besteht neben der Ertragsminderung in der Agrarwirtschaft das Problem, dass pilzbefallene Lebensmitteln verzehrt werden. Wenn Pilzbefall bei Lebensmitteln nicht rechtzeitig detektiert und die betroffenen Lebensmittel nicht aussortiert werden, verbleiben die vom Pilz produzierten Giftstoffen im Lebensmittelkreislauf und werden vom Menschen konsumiert. Für den Fall, dass der Pilzbefall rechtzeitig erkannt wird, können die befallenen Pflanzen bzw. Pflanzenfrüchte aussortiert werden, sodass sie nicht mehr in den Lebensmittelkreislauf gelangen. Sie können dann aber beispielsweise noch zur Herstellung von Kraftstoffen verwendet werden. Aufgrund der resultierenden geringeren Kostenerträge ist aber die Bekämpfung des Pilzes bei der Kultivierung der Pflanzen von Vorteil. Die frühzeitige Detektion von Pilzbefall bei Nutzpflanzen wäre somit vorteilhaft, um rechtzeitig Gegenmaßnahmen zu treffen, beispielsweise um die Pflanzen mit geeigneten Spritzmitteln zu behandeln.  As mentioned above, in addition to the yield reduction in the agricultural industry, the problem is that mushroom-infested foods are consumed. If fungal infestation of food is not detected in time and the affected food is not sorted out, the toxins produced by the fungus remain in the food cycle and are consumed by humans. In the event that the fungal infection is detected in time, the infested plants or plant fruits can be sorted out, so they no longer get into the food circulation. However, they can then still be used, for example, for the production of fuels. Due to the resulting lower cost but the fight against the fungus in the cultivation of plants is beneficial. The early detection of fungal attack on crops would thus be advantageous to take timely countermeasures, for example, to treat the plants with suitable sprays.
Ein zusätzliches Problem in der Agrarwirtschaft stellt auch der Befall von Nutzpflanzen durch andere Schädlinge, wie beispielsweise Fraßschädlinge dar (Piesik et al. 2011a/b). Bislang wurden bereits unterschiedliche Marker beschrieben, die den Befall von Schädlingen, beispielsweise Fraßschädlingen oder Pilzbefall, anzeigen können.  An additional problem in the agricultural industry is the infestation of crops by other pests, such as pests (Piesik et al., 2011a / b). So far, different markers have already been described which can indicate the infestation of pests, for example insect pests or fungal infestation.
Es ist bekannt, dass Pflanzen auf Schädlingsbefall, wie beispielsweise Befall durch Pilze oder Fraßschädlinge, sowie in Reaktion auf veränderte Umweltbedingungen, wie beispielsweise der Änderungen der Temperatur, Ozonwerte, Staunässe etc., mit der Emission von VOCs reagieren. Hierbei können unterschiedliche Mengen und Arten von VOCs emittiert werden, wobei man bereits eine große Vielzahl verschiedener VOCs kennt. VOCs sind kleine Kohlenwasserstoffe unterschiedlichster Verbindungen (z.B. Aldehyde, Ketone, Ester), die eine hohe Volatilität aufweisen und über weite Strecken transportiert werden können (siehe beispielsweise Degenhardt et al. (2009)). VOCs werden durch eine Vielzahl von Organismen (von den Pflanzen selbst oder auch von den Schädlingen) produziert, wobei die Zusammensetzung der volatilen Komponenten für eine Art, unter den gegebenen Umweltbedingungen und physiologischen Bedingungen, spezifisch bzw. charakteristisch sein kann f Fischer et al. (Ί999Υ).  It is known that plants respond to pest infestation, such as fungus infestation or pest infestations, as well as in response to changing environmental conditions such as changes in temperature, ozone levels, waterlogging, etc., with the emission of VOCs. Here, different amounts and types of VOCs can be emitted, already knowing a large variety of different VOCs. VOCs are small hydrocarbons of a wide variety of compounds (e.g., aldehydes, ketones, esters) which have high volatility and can be transported over long distances (see, for example, Degenhardt et al., (2009)). VOCs are produced by a variety of organisms (from the plants themselves or even from the pests), and the composition of the volatile components for a species may be specific under the given environmental conditions and physiological conditions. F Fischer et al. (Ί999Υ).
Die Detektion von VOCs kann mittels GC-Methode (Gaschromatographie), GC-MS-Methode (Gaschromatographie gekoppelt mit Massenspektrometer), mittels IMS (Ionen-Mobilitäts- Spektrometer) oder EN (Electric Nose/elektronischen Nasen) erfolgen. Die Verwendung von elektronischen Nasen zur Detektion von VOCs, die von den Pilzen selbst emittiert werden, ist in Magan et al. (2000) beschrieben.  The detection of VOCs can be carried out by GC (gas chromatography), GC-MS (gas chromatography coupled with mass spectrometry), IMS (ion mobility spectrometer) or EN (Electric Nose). The use of electronic noses to detect VOCs emitted by the fungi themselves is described in Magan et al. (2000).
Im Hinblick auf eine Infektion mit Fusarium spp. wurde das volatile Sesquiterpen Trichodien als geeigneter Marker für die Biosynthese von Trichothecenen identifiziert. Trichodien ist ein volatiles Ausgangsprodukt im Syntheseweg der Trichothecene durch den Pilz selbst, also Mykotoxinen wie DON, DAS, NIV usw. und seit vielen Jahren bekannt (Jelen et al. (1997)). Diese Arbeitsgruppe kultivierte unterschiedliche Fusarium spp. auf autoklavierten Weizenkörnern und analysierte diese mittels Headspace GC-MS. Jelen et al. beschreibt auch, dass Fusarium-PWze ß-Bisabolen herstellen und emittieren können. With regard to infection with Fusarium spp. The volatile sesquiterpene trichodiene was identified as a suitable marker for the biosynthesis of trichothecenes. Trichodiene is a volatile starting material in the trichothecene pathway through the fungus itself, mycotoxins such as DON, DAS, NIV, etc., and has been known for many years (Jelen et al., 1997). This group cultivated different Fusarium spp. on autoclaved Wheat grains and analyzed them using Headspace GC-MS. Jelen et al. also describes that Fusarium phosphors can produce and emit β-bisabolene.
Die VOC-Emissionen einer Infektion mit Fusarium cuimorum unter Feldbedingungen wurde erstmalig von Perkowski et al. (2008) untersucht. Die Gruppe führte ein Monitoring von infizierten Weizen- und Triticalebeständen mittels SPME (Festphasenmikroextraktion)-GC/MS Technik durch. Unter diesen Bedingungen konnten neben Trichodien keine weiteren relevanten Sesquiterpene identifiziert werden.  The VOC emissions of Fusarium cuimorum infection under field conditions was first reported by Perkowski et al. (2008). The group performed monitoring of infected wheat and triticale stocks using SPME (solid phase microextraction) GC / MS technique. In addition to trichodiene, no other relevant sesquiterpenes could be identified under these conditions.
Auch Girotti et al. (2010) untersuchten VOC-Emissionen unterschiedlicher Fusarium spp. auf sterilen Reiskörnern und detektierten ein breites Spektrum von unbekannten Sesquiterpenen neben den Trichodienen.  Girotti et al. (2010) investigated VOC emissions of different Fusarium spp. On sterile rice grains and detected a wide range of unknown sesquiterpenes in addition to the trichodienes.
Zudem ist bekannt, dass das volatile Profil aus in wiro-Experimenten signifikant von dem Komplex der volatilen organischen Komponenten aus in i/zVo-Experimenten abweicht. In in i//2ro-Experimenten hängen das Auftreten und die Konzentration spezifischer volatiler organischer Stoffe von der Wahl des Mediums (z.B. sterile Getreidekörner) ab (beschrieben in Perkowski et al (2008 ). Durch das Abtöten des pflanzlichen Materials fehlen jedoch in solchen Experimenten biotische Faktoren, die das pilzliche Wachstum beeinträchtigen können, beispielsweise pflanzliche Abwehrreaktionen. Aus diesem Grund können sich die Pilze ungehindert ausbreiten.  In addition, it is known that the volatile profile of in wiro experiments deviates significantly from the complex of volatile organic compounds in i / zVo experiments. In in vitro experiments, the occurrence and concentration of specific volatile organic compounds depend on the choice of medium (eg, sterile cereal grains) (described in Perkowski et al., 2008), but the killing of the plant material is lacking in such experiments biotic factors that can affect fungal growth, such as plant defense reactions, which is why the fungi can spread unhindered.
Der Artikel von Köllner et al. (2008) beschreibt, dass ß-Bisabolen in Mais nachweisbar ist, der von Fraßschädlingen befallen ist. Zudem wurde ß-Macrocarpen in den Wurzeln von Maispflanzen detektiert. Jedoch konnte in den Blättern kein ß-Macrocarpen nach Schädlingsbefall festgestellt werden (siehe Figur 11, auf Seite 20787). Ähnliches wird auch in Köllner et al. (2004) berichtet. Zudem wurde ß-Macrocarpen in Pflanzengewebe nachgewiesen (Huffaker et al. (2011)). Huffaker et al. berichten, dass das VOC ß- Macrocarpen in verwandte nicht volatile Verbindungen umgewandelt wird.  The article by Köllner et al. (2008) describes that ß-bisabolene is detectable in maize that is infested with insect pests. In addition, β-macrocarps were detected in the roots of maize plants. However, no β-macrocarp could be found in the leaves after pest infestation (see Figure 11, on page 20787). The same is also said in Koellner et al. (2004) reports. In addition, β-macrocarpene has been detected in plant tissue (Huffaker et al. (2011)). Huffaker et al. report that the VOC β macrocarpene is converted into related non-volatile compounds.
In der Disserationsschrift von C. Zipfel (2007) wird die Emission von volatilen organischen Stoffen (VOCs) durch transgene und nicht-transgene Maispflanzen, insbesondere nach Schädlingsbefall, über längere Zeiträume untersucht. Tabelle 2.15 auf Seite 32 der Dissertationsschrift zeigt die Emission von verschiedensten VOCs, beispielsweise ß-Selinen, α-Selinen und ß-Bisabolen. Allerdings konnte keine Erklärung für die Emission von diesen VOCs gegeben werden und verschiedenste Ursachen wurden erwähnt, beispielsweise Schädlingsbefall, Kultivierungstemperaturen, Ozonwerte, Staunässe, Herbizide etc. Ein eventueller Pilzbefall durch Fusarium spp. wurde weder berücksichtigt, noch sind die durchgeführten Experimente hierzu geeignet. Insbesondere ist ein Pilzbefall nicht immer optisch erkennbar und andere Detektionsverfahren sind daher notwendig, um Pilzbefall nachzuweisen oder auszuschließen.  The dissertation by C. Zipfel (2007) investigates the emission of volatile organic compounds (VOCs) by transgenic and non-transgenic maize plants, especially after pest infestation, over longer periods of time. Table 2.15 on page 32 of the dissertation shows the emission of various VOCs, for example β-seleins, α-selines and β-bisabolene. However, no explanation for the emission of these VOCs could be given and various causes were mentioned, for example pest infestation, cultivation temperatures, ozone levels, waterlogging, herbicides etc. Possible fungal attack by Fusarium spp. was neither considered nor are the experiments carried out suitable for this purpose. In particular, a fungal attack is not always visually recognizable and other detection methods are therefore necessary to detect or exclude fungal infection.
In der Dissertationsschrift von P. Thakeow (2008) wird die Emission von VOCs von Holz nach Pilzbefall beschrieben.  The dissertation by P. Thakeow (2008) describes the emission of VOCs from wood to fungal infestation.
Im Hinblick auf die bisherigen Erkenntnisse besteht weiterhin noch ein großer Bedarf an geeigneten Messsystemen und Verfahren zum Detektieren von Pilzbefall bei Maispflanzen. Im Stand der Technik sind bereits Verfahren zum Detektieren von Schädlingen auf Pflanzen bekannt. So beschreibt der Spiegel 50 /2010, 13. 12. 2010, einen Sensor der In view of the findings to date, there is still a great need for suitable measuring systems and methods for detecting fungal infestation in maize plants. Methods for detecting pests on plants are already known in the prior art. Thus, the mirror 50/2010, 13. 12. 2010, describes a sensor of
Ackerschädlinge "riecht". Ackerschädlinge "smells".
Zudem ist es bekannt, dass Maispflanzen bei Stressbedingungen, d.h. nach Verletzung, Infektion oder Pilzbefall, verschiedene volatile organische Stoffe produzieren und an die Umgebung abgeben. In Schmelz et al. 2003. "Simultaneous analysis of phytohormones, Phytotoxins, and volatile organic Compounds in plants", PNAS, 100, 10552 -10557, wird eine GC-MS-basierte Analyse von volatilen organischen Stoffen bei Pflanzen beschrieben. Huffaker et al. "Novel Acidic Sesquiterpenoids Constitute a Dominant Class of Pathogen-Induced Phytoalexins in Maize", Plant Physiology (2011), Band 156, 2082 -2097 betrifft ubiquitäre sesquiterpenoide Phytoalexine in Maispflanzen. Demyttenaere et al. 2004 "Use of headspace solid-phase microextraction and headspace sorptive extraction for the detection of the volatile metabolites produced by toxigenic Fusarium species", Journal of Chromatography A 1027 (1 2), 147 -154, betrifft die Detektion von toxischen Fussarium spp. mittels Headspace- Sorptive-Extraction (HSSE). Tholl et al. "Practical approaches to plant volatile analysis", The Plant Journal (2006) 45, 540 -560 beschreibt verschiedene Methoden zur Bestimmung von volatilen organischen Stoffen bei Pflanzen. Piesik et al. 2011 "Cereal crop volatile organic Compound induction after mechanical injury beetle herbivory (Ou/ema spp.), or fungal infection (Fusarium spp.)", Journal of Plant Physiology 168(9), 878 -886 beschreibt die Induktion von volatilen organischen Stoffen bei Pflanzen die von Schädlingen befallen sind. Köllner et al. 2008 "Protonation of a Neutral (S)-ß-Bisabolene Intermediate Is Involved in (5)-ßMacrocarpene Formation by the Maize Sesquiterpene Synthases TPS6 and TPS11", Journal of Biological Chemistry, Band 283, Nr. 30, Seiten 20779 -20788 betrifft die Bildung von ßMacrocarpen bei Pflanzen durch die Synthasen TPS6 und TPS11.  In addition, it is known that maize plants can withstand stress conditions, i. after injury, infection or fungal infection, produce various volatile organic substances and release them to the environment. In Schmelz et al. 2003. "Simultaneous analysis of phytohormones, phytotoxins, and volatile organic compounds in plants", PNAS, 100, 10552 -10557, describes a GC-MS based analysis of volatile organic compounds in plants. Huffaker et al. "Novel Acidic Sesquiterpenoids Constitute a Dominant Class of Pathogen-Induced Phytoalexins in Maize", Plant Physiology (2011), Vol. 156, 2082-2097, relates to ubiquitous sesquiterpenoid phytoalexins in maize plants. Demyttenaere et al. 2004 "Use of headspace solid-phase microextraction and headspace sorptive extraction for the detection of the volatile metabolites produced by toxigenic Fusarium species", Journal of Chromatography A 1027 (1 2), 147-154, relates to the detection of toxic Fussarium spp. using Headspace Sorptive Extraction (HSSE). Tholl et al. "Practical approaches to plant volatile analysis", The Plant Journal (2006) 45, 540-560 describes various methods for the determination of volatile organic substances in plants. Piesik et al. 2011 "Cereal crop volatile organic compound induction after mechanical injury beetle herbivory (Ou / ema spp.), Or fungal infection (Fusarium spp.)", Journal of Plant Physiology 168 (9), 878-886 describes the induction of volatile organic matter in plants infected by pests. Koellner et al. "Protonation of a Neutral (S) -β-Bisabolene Intermediate Is Involved in (5) -β Macrocarpene Formation by the Maize Sesquiterpene Synthases TPS6 and TPS11", Journal of Biological Chemistry, Vol. 283, No. 30, pp. 20779-20788 the formation of β-macrocarcene in plants by the synthases TPS6 and TPS11.
Köllner et al. 2004 "The sesquiterpene hydrocarbons of maize (Zea mays) form five groups with distinct developmental and organ-specific distributions", Phytochemistry, 65, 1895 -1902 betrifft die "Sesquiterpene-Chemie" bei Mais.  Koellner et al. 2004 "The sesquiterpene hydrocarbons of maize (Zea mays) form five groups with distinct developmental and organ-specific distributions", Phytochemistry, 65, 1895 -1902 relates to "sesquiterpene chemistry" in maize.
FR 2650475 AI, DE 19950396 C2, DE 10002880 Cl, und WO 02/32222 AI offenbaren Verfahren zum Bestimmen des Zustands von Pflanzen, die beispielsweise von Schädlingen befallen sind. Hierbei werden beispielsweise radiothermometrischen oder thermographischen Untersuchung oder optische und chemische Sensoren eingesetzt.  FR 2650475 AI, DE 19950396 C2, DE 10002880 Cl, and WO 02/32222 AI disclose methods for determining the condition of plants that are attacked by, for example, pests. Here, for example, radiothermometric or thermographic examination or optical and chemical sensors are used.
Insbesondere besteht ein Bedarf an Messsystemen und Verfahren zur frühzeitigen, verlässlichen, kostengünstigen und einfachen Durchführung. Darüberhinaus besteht ein Bedarf an Verfahren, die Maispflanzen und Maiskolben/Maiskörner mit reduziertem Pilzbefall erzeugen und detektieren können. Auch besteht ein Bedarf an Verfahren, die den gezielten Einsatz von Spritzmitteln, oder das Aussortieren von Maispflanzen/Maiskolben/Maiskömern mit Pilzbefall ermöglichen.  In particular, there is a need for measurement systems and methods for early, reliable, inexpensive, and easy implementation. In addition, there is a need for methods that can produce and detect maize plants and corncobs / corn kernels with reduced fungal infestation. There is also a need for methods that allow the targeted use of sprays, or the sorting of corn plants / maize / corn kernels with fungal infestation.
Zusammenfassung der Erfindung  Summary of the invention
Wie oben beschrieben, ist die Emission von VOCs in Pflanzen von verschiedensten Faktoren abhängig, beispielsweise Fraßschädlingsbefall, Pilzbefall, Kultivierungstemperaturen, Ozongehalt in der Luft, Staunässe etc. Um eine verlässliche Aussage bezüglich der Ursachen für die Emission von VOCs machen zu können, wurde im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Versuchssystem entwickelt, dass es erlaubte, die relevanten Umwelteinflüsse auf Pflanzen weitgehend zu kontrollieren. Insbesondere wurden die Pflanzen unter "Gewächshausbedingungen" kultiviert, da im Freiland nicht alle Umwelteinflüsse kontrolliert werden können und auch nicht im Nachhinein berücksichtigt werden können. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde zur exakten Analyse des Pilzbefalls ein gentechnisches Verfahren verwendet (Polymerase Kettenreaktion, PCR, von Pilz-DNA). Nur so konnte eine eindeutige Aussage getroffen werden, ob die gemessenen VOCs bei pilzbefallenen oder gesunden Maispflanzen gemessen wurden. Nachdem die erfindungsgemäßen Marker nun gefunden wurden, kann der Schädlingsbefall nun unabhängig von äußeren Einflüssen im Freiland eindeutig detektiert werden. As described above, the emission of VOCs in plants depends on a variety of factors, such as pest infestation, fungal infestation, cultivation temperatures, ozone in the air, waterlogging, etc. In order to make a reliable statement regarding the causes of the emission of VOCs was in the context of the present invention developed a trial system that allowed to largely control the relevant environmental influences on plants. In particular, the plants were cultivated under "greenhouse conditions", since in the field, not all environmental influences can be controlled and can not be considered in retrospect. In the context of the present invention, a genetic engineering method was used for the exact analysis of fungal infestation (polymerase chain reaction, PCR, of fungal DNA). Only in this way could a clear statement be made whether the measured VOCs were measured on fungus-infected or healthy maize plants. After the markers according to the invention have now been found, the pest infestation can now be clearly detected independently of external influences in the field.
Wie in Köllner et al. (siehe oben) beschrieben, konnte in den Blättern von Mais kein ß- Macrocarpen nach Schädlingsbefall festgestellt werden. Huffaker et al. haben zudem berichtet (siehe oben), dass ß-Macrocarpen in saure, nicht volatile Verbindungen umgewandelt wird, was eventuell erklärt, dass kein ß-Macrocarpen von den Maisblättern abgegeben wird.  As in Koellner et al. (see above), could not be detected in the leaves of corn ß macrocarpene after pest infestation. Huffaker et al. have also reported (see above) that β-macrocarpene is converted to acidic, non-volatile compounds, possibly explaining that no β-macrocarpene is released from the maize leaves.
Es war daher überraschend, dass ß-Macrocarpen nach Pilzbefall bei Maispflanzen mit Maiskolben bzw. bei Maispflanzen ab der Vollblüte detektiert werden konnte. Somit beruht die vorliegende Erfindung unter anderem auf der überraschenden Erkenntnis, dass die VOC- Emission bei Mais mit Maiskolben und ohne Maiskolben unterschiedlich ist. Ohne diese Erkenntnis war es bislang nicht möglich zu unterscheiden, ob eine bestimmte VOC-Emission bei Maispflanzen aufgrund des Wachstumsstadiums hervorgerufen wird, oder durch (temporären) Schädlingsbefall oder ähnliches verursacht wurde (siehe oben erwähnte Dissertation von C. Zipfel).  It was therefore surprising that β-macrocarpene could be detected after fungal attack in maize plants with corncobs or in corn plants from full bloom. Thus, the present invention is based inter alia on the surprising finding that the VOC emission is different in maize with corncob and without corncob. Without this knowledge, it has not been possible to distinguish whether a particular VOC emission is caused in maize plants due to the growth stage, or caused by (temporary) pest infestation or the like (see above-mentioned dissertation by C. Zipfel).
Unter Verwendung der vorliegenden Erfindung konnte in den durchgeführten Experimenten ein Pilzbefall bereits zu einem sehr frühen Zeitpunkt nach der Infektion, z.B. mit Fusarium spp. (beispielsweise ab 4 Tage nach Inokulation mit einer Sporensuspension) detektiert werden. Zu diesem Zeitpunkt sind äußerlich noch keine Schadsymptome (z.B. Verbräunungen im Bereich der Kolben) zu erkennen. Nach der Ernte der Kolben und dem Entfernen der Lieschblätter (zum Zeitpunkt 4 Tage nach Inokulation- dpi) war lediglich bei 2 von 6 Kolben ein schwacher Befall zu erkennen. Natürlich hängt es von der Konzentration der Using the present invention, in the experiments carried out, fungal infestation could already occur at a very early stage after infection, e.g. with Fusarium spp. (For example, from 4 days after inoculation with a spore suspension) are detected. At this time, no external symptoms (for example, burns around the plungers) can be seen on the outside. After harvesting the flasks and removing the leaflets (at 4 days after inoculation dpi), only 2 out of 6 flasks showed a weak infestation. Of course it depends on the concentration of
Sporen, den spezifischen Eigenschaften der verwendeten Pilzstämme sowie von den Wachstumsbedingungen ab, wie schnell sich die Pathogene auf der Pflanze entwickeln können. Unter natürlichen Infektionsbedingungen im Feld kann man ohne destruktive Maßnahmen, einen Befall mit dem menschlichen Auge vermutlich erst wesentlich später erkennen. Spores, the specific characteristics of the fungi strains used and the growth conditions, how fast the pathogens can develop on the plant. Under natural conditions of infection in the field can be detected without destructive measures, an infestation with the human eye probably much later.
Die erfindungsgemäßen Marker (VOCs) ermöglichen somit bei Maispflanzen mit Maiskolben bzw. ab der Vollblüte eine sichere und frühzeitige Detektion von Pilzbefall. Das gleiche gilt für die Untersuchung von Maiskolben, die von der Pflanze abgetrennt, d.h. geerntet oder zu Analysezwecken abgetrennt wurden, sowie für Maiskörner. Erst die Erkenntnis, dass bestimmte VOCs als Marker für Pilzbefall verwendet werden können, wenn sich Maiskolben entwickeln, ermöglichte die vorliegende Erfindung, insbesondere ist die Erkenntnis maßgebend für den Zeitpunkt der Messung der Marker, d.h. es wird gemessen wenn sich Maiskolben entwickeln, und für die geeigneten Messpunkte, d.h. in der Nähe der Maiskolben. Insbesondere ein früher Pilzbefall kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und System gegebenenfalls festgestellt werden, da die Marker eine hohe Sensitivität und Spezifizität aufweisen und da zudem die Kenntnis über die Pflanzenteile (Maiskolben), die die VOCs emittieren, eine zielgerichtete Messung von bereits sehr geringen VOC-Konzentrationen erlaubt. The markers (VOCs) according to the invention thus enable a safe and early detection of fungal infestation in maize plants with corn cobs or, respectively, from full bloom. The same applies to the examination of maize cobs which have been separated from the plant, ie harvested or separated for analysis, and maize kernels. Only the realization that certain VOCs can be used as markers for fungal attack when corn cobs develop, enabled the present invention, in particular, the knowledge is decisive for the timing of the measurement of the marker, ie it is measured when corn cobs develop, and for the suitable measuring points, ie near the corncobs. In particular, an early fungal infestation can optionally be detected with the method and system according to the invention, since the markers have a high sensitivity and specificity and, in addition, because the knowledge about the plant parts (corncob) which emit the VOCs, a targeted measurement of already very low VOCs Concentrations allowed.
Des Weiteren ermöglicht die vorliegende Erfindung das Bereitstellen eines geeigneten Messsystems, das auf der Basis der hier beschriebenen Erkenntnisse, bezogen auf seine baulichen Eigenschaften und/oder bezogen auf seine Messfunktionen, derart angepasst ist, dass es für die Detektion von Pilzbefall bei Maispflanzen mit Maiskolben und von der Pflanze abgetrennten Maiskolben und Maiskörnern verwendet werden kann. Insbesondere ist es vorteilhafterweise möglich GC, GC-MS, IMS, FAIMS oder günstigere Sensor-Expertsysteme (z.B. elektrochemischen Sensor-Arrays, kolorimetrischen Sensoren, und elektrischen/elektronischen Nasen) zu verwenden, da die Kombination der erfindungsgemäßen Marker das Testen auf einen charakteristischen VOC-Fingerprint, wobei die Messsysteme auf diesen VOC-Fingerprint kalibriert sind, ermöglicht.  Furthermore, the present invention makes it possible to provide a suitable measuring system which, on the basis of the findings described here, with regard to its constructional properties and / or with respect to its measuring functions, is adapted for the detection of fungal infestation in maize plants with corn cobs and can be used from the plant separated corncobs and corn kernels. In particular, it is advantageously possible to use GC, GC-MS, IMS, FAIMS or cheaper sensor expert systems (eg electrochemical sensor arrays, colorimetric sensors, and electrical / electronic noses), as the combination of markers according to the invention will test for a characteristic VOC Fingerprint, with the measurement systems calibrated to this VOC fingerprint.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde zudem unerwarteterweise festgestellt, dass Mischinfektionen dazu führen können, dass bestimmte VOCs, die für den Nachweis von einzelnen Stämmen geeignet sind, bei einer Mischinfektion von zwei Stämmen nicht mehr nachweisbar sind. Für die getesteten Mischinfektions-Varianten wurden unterschiedliche Stämme verwendet, die auch als Einzelinfektion getestet wurden. Die in den Experimenten verwendeten Stämme besitzen jeweils unterschiedliche Eigenschaften (z.B. Herkunft, Mykotoxin-Spektrum, Aggressivität). Auf der Pflanze wachsend, stehen die beiden Spezies in einem Konkurrenz-Verhältnis, bei der meist eine der Arten die Oberhand gewinnt. Je nach Ausprägung dieser komplizierten Interaktion, kommt es zur Synthese/Emission oder sogar der Unterdrückung von bestimmten VOCs-Signalen. Wie in Figuren 2 und 3 gezeigt, wurden vorliegend Mischinfektionen von Fusarium graminearum (Stamm 1) mit Fusarium verticillioides (Stamm 1) (MIX 1 in Figuren 2 und 3) und Fusarium graminearum (Stamm 2) mit Fusarium verticillioides (Stamm 2) (MIX 2 in Figuren 2 und 3) untersucht und die Eignung der VOCs als Marker in den Mischungen geprüft. Aufgrund der Beeinflussung der In the context of the present invention, it has additionally been unexpectedly found that mixed infections can lead to certain VOCs which are suitable for the detection of individual strains no longer being detectable in a mixed infection of two strains. For the mixed infection variants tested different strains were used, which were also tested as a single infection. The strains used in the experiments each have different properties (e.g., lineage, mycotoxin spectrum, aggressiveness). Grown on the plant, the two species are in a competitive relationship, in which usually one of the species gets the upper hand. Depending on the nature of this complicated interaction, synthesis / emission or even suppression of certain VOCs signals occurs. As shown in FIGS. 2 and 3, mixed infections of Fusarium graminearum (strain 1) with Fusarium verticillioides (strain 1) (MIX 1 in FIGS. 2 and 3) and Fusarium graminearum (strain 2) with Fusarium verticillioides (strain 2) (MIX 2 in Figures 2 and 3) and tested the suitability of the VOCs as markers in the mixtures. Due to the influence of the
Pilzstämme untereinander, war es nur möglich, geeignete Marker zu finden, indem die verschiedenen Stämme einzeln und in Gemischen untersucht worden sind. Fungal strains with each other, it was only possible to find suitable markers by the different strains have been studied individually and in mixtures.
Es hat sich dabei gezeigt, dass ß-Selinen besonders für den Nachweis von MIX1 und MIX2 Infektionen geeignet ist. Zudem ist ß-Selinen für beide Fusarium graminearum Stämme und Fusarium verticillioides Stamm 1 charakteristisch. Um zudem einen Befall mit Fusarium verticillioides Stamm 2 nachweisen zu können kann bevorzugterweise ß-Macrocarpen zusätzlich getestet werden.  It has been shown that ß-seleins is particularly suitable for the detection of MIX1 and MIX2 infections. In addition, β-selenin is characteristic of both Fusarium graminearum strains and Fusarium verticillioides strain 1. In addition, in order to be able to detect an infestation with Fusarium verticillioides strain 2, β-macrocarpene can preferably additionally be tested.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Verfahren somit gegebenenfalls geeignet, Mischinfektionen zu erkennen.  In a preferred embodiment, the method according to the invention is therefore possibly suitable for detecting mixed infections.
Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Erzeugung von Maispflanzen (mit Maiskolben), Maiskolben und/oder Maiskörnern mit vermindertem Pilzbefall, umfassend die Schritte: (i) Bereitstellen von Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern, wobei die Maispflanzen mindestens das Wachstumsstadium BBCH-Codierung 65 erreicht haben,One embodiment of the invention therefore relates to a method for producing maize plants (with corncobs), maize cobs and / or corn kernels with reduced fungal attack, comprising the steps: (i) providing maize plants, corn cobs and / or corn kernels, the maize plants having reached at least the stage of growth BBCH coding 65,
(ii) Testen der Maispflanzen aus Schritt (i), Maiskolben und/oder Maiskörner auf mindestens zwei volatile organische Stoffe aus der Gruppe bestehend aus: Longifolen, a- Selinen, ß-Selinen, einem Sesquiterpen mit einem Kovatsindex von 1442, einem Sesquiterpen mit einem Kovatsindex von 1445, ß-Bisabolen und ß-Macrocarpen, wobei das Vorliegen der volatilen organischen Stoffe einen Pilzbefall anzeigt, (ii) testing the maize plants of step (i), corn cobs and / or maize kernels for at least two volatile organic compounds from the group consisting of: longifolene, a-selinin, beta-selenin, a sesquiterpene with a Kovats index of 1442, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1445, β-bisabolene and β-macrocarpene, wherein the presence of the volatile organic substances indicates a fungal attack,
(iii) Behandeln der Maispflanzen aus Schritt (ii) mit Pilzbefall mit Spritzmittel(n), das/die gegen den in Schritt (ii) festgestellten Pilz wirksam ist/sind, oder Trennen von Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern aus Schritt (ii) mit Pilzbefall von denen ohne Pilzbefall, und (iii) treating the corn plants from step (ii) with fungal infestation with spray (s) effective against the fungus found in step (ii) or separating maize plants, corn cobs and / or corn kernels from step (ii ) with fungal infestation of those without fungal infestation, and
(iv) Gewinnen von Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern aus Schritt (iii) mit gegenüber den in Schritt (i) bereitgestellten Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern vermindertem Pilzbefall. (iv) recovering corn plants, corn cobs and / or corn kernels from step (iii) with reduced fungal attack compared to the maize plants, corncobs and / or corn kernels provided in step (i).
Eine andere Ausführungsform betrifft ein Verfahren zum Nachweis von Pilzbefall bei Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern, umfassend das erfindungsgemäße Testen der Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörner gemäß Schritt (ii) wie hier beschrieben, wobei das Vorliegen der volatilen organischen Stoffe einen Pilzbefall anzeigt. Der Ausdruck "Vorliegen der volatilen organischen Stoffe" bedeutet hierbei, dass die VOCs nachweisbar sind, d.h. dass ein Messsignal erkennbar ist, das stärker als ein eventuelles Hintergrundrauschen ist.  Another embodiment relates to a method of detecting fungal infestation in maize plants, corn cobs and / or corn kernels, comprising testing the maize plants, corn cobs and / or corn kernels according to the invention as described in step (ii) as described herein, wherein the presence of the volatile organic materials indicates fungal infestation , The term "presence of volatile organic compounds" means that the VOCs are detectable, i. that a measurement signal is recognizable that is stronger than a possible background noise.
Eine weitere Ausführungsform betrifft ein System zum Testen von Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern auf volatile organische Stoffe (VOCs), wobei das System ein Messgerät umfasst, das auf mindestens zwei volatile organische Stoffe aus der Gruppe, bestehend aus: Longifolen, α-Selinen, ß-Selinen, einem Sesquiterpen mit einem Kovatsindex von 1442, einem Sesquiterpen mit einem Kovatsindex von 1445, ß-Bisabolen und ß-Macrocarpene, kalibiert ist.  Another embodiment relates to a system for testing corn plants, corn cobs and / or corn kernels for volatile organic compounds (VOCs), the system comprising a meter comprising at least two volatile organic compounds selected from the group consisting of: longifolene, alpha-selenin , β-selenin, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1442, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1445, β-bisabolene and β-macrocarpenes.
Ein anderer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung des erfindungsgemäßen Systems zum Testen von Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern auf volatile organische Stoffe (VOCs) zum Nachweis von Pilzbefall.  Another aspect of the invention relates to the use of the system of the invention for testing maize plants, corn cobs and / or corn kernels for volatile organic compounds (VOCs) for detecting fungal infestation.
Ein weiterer Aspekt ist die Verwendung einer Kalibrierlösung, umfassend mindestens zwei organische Stoffe aus der Gruppe, bestehend aus: Longifolen, α-Selinen, ß-Selinen, einem Sesquiterpen mit einem Kovatsindex von 1442, einem Sesquiterpen mit einem Kovatsindex von 1445, ß-Bisabolen und ß-Macrocarpene, zur Kalibrierung eines Messgeräts zum Testen von Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern auf volatile organische Stoffe zum Nachweis von Pilzbefall.  Another aspect is the use of a calibration solution comprising at least two organics from the group consisting of: longifolene, α-selenin, β-selenin, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1442, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1445, β-bisabolene and β-macrocarpenes, for calibrating a meter for testing maize plants, corn cobs and / or corn kernels for volatile organics for detecting fungal infestation.
Beschreibung der Figuren  Description of the figures
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung werden die folgenden Abkürzungen verwendet: SQT = Sesquiterpen; KI = Kovatsindex; KI ber./berechnet = berechneter Kovats Retentionsindex; Dpi = Tage nach Inokulation; Fusarium gr. = Fusarium graminearum; FG1 = Fusarium graminearum Stamm 1; FG2 = Fusarium graminearum Stamm 2; Fusarium sub. = Fusarium subglutinans; FSUB = Fusarium subglutinans Stamm 1; Fusarium vert. - Fusarium verticillioides; FV1 = Fusarium verticillioides Stamm 1; FV2 = Fusarium verticillioides Stamm 2; MIX1 = Gemischte Inokulation mit FG1 und FV1; MIX2 = Gemischte Inokulation mit FG2 und FV2; SQT unbekannt = unbekanntes Sesquiterpen; keine ID = keine Identifizierung möglich = unbekannt. In the context of the present invention, the following abbreviations are used: SQT = sesquiterpene; KI = Kovatsindex; AI calculated / calculated = calculated Kovats Retention Index; Dpi = days after inoculation; Fusarium gr. = Fusarium graminearum; FG1 = Fusarium graminearum strain 1; FG2 = Fusarium graminearum strain 2; Fusarium sub. = Fusarium subglutinans; FSUB = Fusarium subglutinans strain 1; Fusarium vert. - Fusarium verticillioides; FV1 = Fusarium verticillioides strain 1; FV2 = Fusarium verticillioides strain 2; MIX1 = mixed inoculation with FG1 and FV1; MIX2 = mixed inoculation with FG2 and FV2; SQT unknown = unknown sesquiterpene; no ID = no identification possible = unknown.
Figur 1: Die Figur zeigt eine Auflistung der molekularen Massen von VOCs. Erläuterungen: Figure 1: The figure shows a listing of the molecular masses of VOCs. Explanations:
1 die Signale Hexanal, 2-Heptanon und 2-Pentylfuran sind als konstitutive VOCs für Mais in die Tabelle aufgenommen worden. Sie sind statistisch nicht relevant. 1 the signals hexanal, 2-heptanone and 2-pentylfuran have been included in the table as constitutive VOCs for maize. They are not statistically relevant.
2 die Identifikation erfolgte mit Hilfe der Datenbanken (NIST 08, Adams and Wiley mass spectral libraries) bzw. dem Abgleich mit der Literatur. 2 the identification took place with the help of the databases (NIST 08, Adams and Wiley mass spectral libraries) and the comparison with the literature.
3 die Identifikation erfolgte durch direkten gaschromatographischen Vergleich mit einem Standard. 3 the identification was carried out by direct gas chromatographic comparison with a standard.
Figur 2: Dargestellt ist eine Tabelle, die auf Normalisierung der mittleren integrierten Peakflächen (n=4) (Rohdaten) basiert, wobei 1= maximale Peakfläche innerhalb des Signals und 0 = VOC-Signal ist nicht vorhanden. Durch diese Darstellung sind die Unterschiede/Verhältnisse für die einzelnen Behandlungen innerhalb eines volatilen Signals gut sichtbar. Figure 2: Shown is a table based on normalization of mean integrated peak areas (n = 4) (raw data), where 1 = maximum peak area within the signal and 0 = VOC signal is absent. This illustration clearly shows the differences / ratios for the individual treatments within a volatile signal.
Die "kursiv und fett" markierten Signale Hexanal, 2-Heptanon und 2-Pentylfuran sind als konstitutive VOCs für Mais in die Tabelle aufgenommen worden. Sie sind statistisch nicht relevant. Figur 2 enthält keine statistische Analyse. Die Werte für die integrierten Peakflächen wurden für jeden ausgewählten Marker innerhalb der Behandlungen (FG1, FG2, Kontrolle...) gemittelt und anhand des maximalen Wertes normiert.  The "italic and bold" labeled signals hexanal, 2-heptanone and 2-pentylfuran have been included as constitutive VOCs for maize in the table. They are not statistically relevant. Figure 2 contains no statistical analysis. The values for the integrated peak areas were averaged for each selected marker within the treatments (FG1, FG2, control ...) and normalized by the maximum value.
Farbliche Markierung der Zellen: weiß = 0 = das Signal tritt nicht in der entsprechenden Behandlung auf; hellgrau = < 0,75 = das Signal tritt moderat in der entsprechenden Behandlung auf; dunkelgrau = das Signal tritt in der entsprechenden Behandlung stark auf (der Maximalwert ist mit 1 gekennzeichnet).  Color coding of the cells: white = 0 = the signal does not appear in the corresponding treatment; light gray = <0.75 = the signal appears moderately in the corresponding treatment; dark gray = the signal appears strongly in the corresponding treatment (the maximum value is marked with 1).
Figur 3: Diese Figur basiert auf statistischer Auswertung, Kruskal-Wallis test (one-way analysis of variance by ranks) nach Siegel & Calstellan (1988), p<0.01.  FIG. 3: This figure is based on statistical evaluation, Kruskal-Wallis test (Siegel & Calstellan (1988), p <0.01.
Das Symbol: "//" bedeutet, dass die VOCs nur in infizierten Proben vorhanden sind. Das Symbol "/" bedeutet, dass die VOCs in der Kontrolle vorhanden sind, aber in infizierten Pflanzen überexprimiert sind. Graue Flächen bedeuten, dass der VOC zu einem Zeitpunkt 4- 24 dpi vorliegt. Das Symbol: "\\" bedeutet, dass die VOCs ausschließlich in der Kontrolle (gesunde Pflanzen) vorhanden waren, jedoch bei Behandlung abwesend waren, äquivalent zur Kontrolle. Das Symbol: "V bedeutet, dass die VOCs in der Kontrolle und in infizierten Pflanzen vorhanden sind, jedoch nach Infektion unterexprimiert sind. Detaillierte Beschreibung der Erfindung The symbol: "//" means that the VOCs are present only in infected samples. The symbol "/" indicates that the VOCs are present in the control but overexpressed in infected plants. Gray areas mean that the VOC is at 4-2 dpi. The symbol: "\\" means that the VOCs were only in control (healthy plants) but were absent during treatment, equivalent to control. The symbol: "V means that the VOCs are present in the control and in infected plants but are under-expressed after infection. Detailed description of the invention
Im Rahmen der Erfindung bezieht sich der Begriff "Maispflanzen" oder "Maispflanzen mit Maiskolben" im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Pilznachweisverfahren auf Maispflanzen ab dem Wachstumsstadium BBCH (Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft, Bundessortenamt und Chemische Industrie)-Codierung 65. Dieses Wachstumsstadium zeichnet sich durch eine männliche Infloreszenz mit Vollblüte, d.h. obere und untere Rispenäste in Blüte und einer weiblichen Infloreszenz mit vollständig geschobenen Narbenfäden aus. Das Wachstumsstadium kann mit dem bloßen Auge bestimmt werden.  In the context of the invention, the term "maize plants" or "maize plants with corn cob" in connection with the fungus detection method according to the invention on corn plants from the growth stage BBCH (Federal Biological Research Center for Agriculture and Forestry, Bundessortenamt and Chemical Industry) coding 65. This growth stage draws by a male inflorescence with full bloom, ie upper and lower panicle branches in bloom and a female inflorescence with fully pushed scar tissue. The growth stage can be determined with the naked eye.
Die Frucht-/Maiskolbenentwicklung beginnt mit der Hauptblüte der Pflanze, diese ist durch die BBCH-65 gekennzeichnet. Die Blüte markiert den Beginn der Kolbenentwicklung bzw. den pflanzenphysiologischen Übergang von der vegetativen Phase zur generativen Phase. Ab diesem Zeitpunkt werden die Maispflanzen erfindungsgemäß somit als Maispflanzen mit Maiskolben bezeichnet. Weiter bevorzugt liegt ein Kolben vor, sobald die Körnerbildung mit bloßem Auge erkennbar ist.  The fruit / corncob development starts with the main flower of the plant, which is characterized by the BBCH-65. The flower marks the beginning of the piston development or the plant-physiological transition from the vegetative phase to the generative phase. From this point on, the corn plants according to the invention are thus referred to as maize plants with corn cobs. More preferably, a piston is present as soon as the grain formation is visible to the naked eye.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Maispflanzen frühestens 4 Tage ab BBCH- 65, weiter bevorzugt frühestens 5, frühestens 6, frühestens 7, frühestens 8, frühestens 9 oder frühestens 10 Tage nach BBCH-65, verwendet. Ebenso ist es möglich, das erfindungsgemäße Testverfahren ab dem Zeitpunkt durchzuführen, ab dem die Körnerbildung im Kolben bemerkbar, ertastbar oder mit bloßem Auge erkennbar ist.  In a preferred embodiment, the corn plants are used at the earliest 4 days from BBCH-65, more preferably at the earliest 5, at the earliest 6, at the earliest 7, at the earliest 8, at the earliest 9, or at the earliest 10 days after BBCH-65. It is likewise possible to carry out the test method according to the invention from the point in time at which the grain formation in the bulb is noticeable, palpable or discernible to the naked eye.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Maispflanzen, insbesondere Maispflanzen mit mindestens BBCH-65 Wachstumsstadium, Maiskolben und/oder Maiskörnern mit vermindertem Pilzbefall, umfassend die Schritte (i)-(iv).  The present invention relates to a process for the production of maize plants, in particular maize plants having at least BBCH-65 growth stage, maize cobs and / or corn fungi with reduced fungal attack, comprising the steps (i) - (iv).
Schritt (i) ist das Bereitstellen von Maispflanzen, (von der Maispflanze abgetrennten) Maiskolben und/oder (von der Maispflanze/Maiskolben abgetrennten) Maiskörnern.  Step (i) is to provide maize plants, corncobs (separated from the maize plant), and / or corn kernels (separated from the maize plant / corncob).
Der Ausdruck "Bereitstellen" umfasst das Kultivieren von Maispflanzen und gegebenenfalls das anschließende Ernten der Maiskolben und Maiskörner. Die Maispflanzen und die von der Maispflanze abgetrennten Maiskolben und Maiskörner können aber auch separat hergestellt werden und dann dem erfindungsgemäßen Verfahren unterzogen werden. Falls das Verfahren das Kultivieren der Maispflanzen umfasst, kann der Einsatz von Spritzmitteln erfindungsgemäß kontrolliert und gesteuert werden. Falls das Kultivieren und Ernten der Pflanzen in einem separaten Verfahren erfolgt, kann das Aussortieren von pilzbefallenen Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern erfindungsgemäß kontrolliert und gesteuert werden. Bevorzugt wird Zea mays verwendet.  The term "providing" includes culturing corn plants and optionally harvesting the corncobs and corn kernels. However, the maize plants and the maize cobs and corn kernels separated from the maize plant may also be produced separately and then subjected to the process according to the invention. If the method comprises cultivating the corn plants, the use of sprays can be controlled and controlled according to the invention. If the culturing and harvesting of the plants is done in a separate process, the sorting out of mushroom-infested maize plants, corn cobs and / or corn kernels can be controlled and controlled according to the invention. Preferably, Zea mays is used.
Bevorzugterweise umfasst das Verfahren in Schritt (i) mindestens einen Schritt, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Kultivieren von Maispflanzen, Ernten von Maiskolben, und Bereitstellen von geernteten Maiskolben oder Maiskörnern.  Preferably, the method in step (i) comprises at least one step selected from the group consisting of: cultivating corn plants, harvesting corncobs, and providing harvested corncobs or corn kernels.
Das Verfahren kann an Maispflanzen durchgeführt werden, vorausgesetzt, dass die Maispflanzen bereits Maiskolben entwickeln. Das Verfahren kann vor oder nach der Ernte durchgeführt werden. Zusätzlich bevorzugt umfasst das Bereitstellen der Maispflanzen im vorliegenden Verfahren das Kultivieren von Maispflanzen in einem Substrat, beispielsweise in Erde, insbesondere im Freiland oder Ackerbau. Besonders bevorzugt werden die Maispflanzen auf leicht erwärmbaren Böden mit guter Nährstoff- und Wasserversorgung kultiviert. Weniger bevorzugt ist die Kultivierung in Erde mit Staunässe oder schwere Böden. Um ein möglichst natürliches Substrat für den Anbau des Hybridmaises im Gewächshaus zu erzeugen, wurden im Rahmen der Versuche 2/3 handelsübliche Komposterde mit 1/3 Sand vermischt. Es erfolgte eine mäßige Düngerzufuhr mit handelsüblichem Dünger (Harnstoff, Kali, Phosphor sowie Mikronährstoffe). The process can be carried out on maize plants, provided that the maize plants are already developing corn cobs. The procedure can be carried out before or after the harvest. Additionally preferably, the provision of the corn plants in the present method comprises cultivating maize plants in a substrate, for example in soil, in particular in the field or in agriculture. Particularly preferably, the corn plants are cultivated on easily heatable soils with good nutrient and water supply. Less preferred is cultivation in soil with waterlogging or heavy soils. In order to produce as natural a substrate as possible for the cultivation of the hybrid corn in the greenhouse, two-thirds commercial compost soil was mixed with 1/3 sand during the experiments. There was a moderate fertilizer intake with commercial fertilizer (urea, potash, phosphorus and micronutrients).
Schritt (ii) umfasst das Testen der Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörner auf mindestens zwei, weiter bevorzugt auf mindestens drei, weiter bevorzugt auf mindestens vier, weiter bevorzugt auf mindestens fünf, weiter bevorzugt auf mindestens sechs und weiter bevorzugt auf mindestens 7 bzw. genau zwei, bevorzugt genau drei, weiter bevorzugt genau vier, weiter bevorzugt genau fünf, weiter bevorzugt genau sechs, weiter bevorzugt genau sieben, weiter bevorzugt genau acht volatile organische Stoffe aus der Gruppe bestehend aus: Longifolen, α-Selinen, ß-Selinen, einem Sesquiterpen mit einem Kovatsindex von 1442, einem Sesquiterpen mit einem Kovatsindex von 1445, ß-Bisabolen und ß- Macrocarpen, wobei das Vorliegen der volatilen organischen Stoffe einen Pilzbefall anzeigt. Step (ii) comprises testing the maize plants, corncobs and / or corn kernels for at least two, more preferably at least three, more preferably at least four, more preferably at least five, more preferably at least six and more preferably at least seven or exactly two, preferably exactly three, more preferably exactly four, more preferably exactly five, further preferably exactly six, more preferably exactly seven, further preferably exactly eight volatile organic substances from the group consisting of: longifols, α-selines, β-selines, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1442, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1445, β-bisabolene and β-macrocarpene, where the presence of volatile organic substances indicates a fungal attack.
In einer anderen Ausführungsform ist die Gruppe der volatilen organischen Stoffe gebildet aus: Longifolen, α-Selinen, ß-Selinen, ß-Bisabolen und ß-Macrocarpen. Bevorzugt wird auf mindestens zwei, weiter bevorzugt auf mindestens drei, weiter bevorzugt auf mindestens vier, weiter bevorzugt auf fünf bzw. auf genau zwei, bevorzugt auf genau drei, weiter bevorzugt auf genau vier, weiter bevorzugt auf genau fünf VOCs aus der vorstehenden Gruppe getestet. Zusätzlich bevorzugt wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren auf mindestens ß-Selinen und ß-Macrocarpen, weiter bevorzugt auf mindestens ß-Selinen, ß-In another embodiment, the group of volatile organic substances is formed from: longifoles, α-selines, β-selines, β-bisabolites and β-macrocarps. It is preferred to test for at least two, more preferably at least three, more preferably at least four, more preferably five or exactly two, preferably exactly three, more preferably exactly four, more preferably exactly five VOCs from the above group , In addition, preference is given in the process according to the invention to at least β-selenines and β-macrocarps, more preferably to at least β-selinen, β-
Macrocarpen und α-Selinen getestet. Weiter bevorzugt werden nicht nur zwei VOCs aus der Gruppe bestehend aus α-Selinen, SQT 1442 und SQT 1445 getestet. Macrocarps and α-selines tested. More preferably, not only two VOCs from the group consisting of alpha-selenin, SQT 1442 and SQT 1445 are tested.
Weiter bevorzugt werden nur VOCs getestet, die in Maispflanzen mit mindestens BBCH-65 Wachstumsstadium, Maiskolben und/oder Maiskörnern, die nicht von Pilzen und anderen Schädlingen befallene sind, nicht vorkommen. Insbesondere werden bevorzugt nur VOCs getestet, die in Figur 2 in der Spalte "gesunde Maiskolben VOCs" nicht feststellbar waren (weißes Feld). Besonders bevorzugt werden nur volatile organische Stoffe aus der Gruppe bestehend aus: Longifolen, α-Selinen, ß-Selinen, einem Sesquiterpen mit einem Kovatsindex von 1442, einem Sesquiterpen mit einem Kovatsindex von 1445, ß-Bisabolen und ß- Macrocarpen getestet. Zusätzlich bevorzugt werden die volatilen organischen Stoffe, die mit dem Symbol "w" bezeichnet sind und/oder die volatilen organischen Stoffe, die mit dem Symbol "\" in Figur 3 bezeichnet sind, nicht als Marker verwendet.  More preferably, only VOCs that are not found in maize plants having at least BBCH-65 growth stage, corn cobs and / or corn kernels infested with fungi and other pests are tested. In particular, only VOCs which were not detectable in FIG. 2 in the column "healthy corncob VOCs" (white field) are preferably tested. Particularly preferred are only volatile organic substances from the group consisting of: Longifolen, α-selines, ß-seleins, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1442, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1445, ß-bisabolene and ß-macrocarpene tested. In addition, it is preferable that the volatile organic matters indicated by the symbol "w" and / or the volatile organic substances indicated by the symbol "\" in Fig. 3 are not used as a marker.
In einer anderen Ausführungsform werden ß-Selinen und ß-Macrocarpen, und zusätzlich mindestens ein oder zwei der vorgenannten Gruppe von volatilen organischen Stoffen (VOCs) getestet, bevorzugt werden zusätzlich mindestens Longifolen und/oder ß-Bisabolen/ α-Selinen getestet. In einer anderen Ausführungsform werden ausschließlich ß-Selinen und ß-Macrocarpen und optional α-Selinen getestet. Grundsätzlich können beliebig viele volatile organische Stoffe (VOCs) getestet werden, bevorzugt sind es aber maximal 10, maximal 7, maximal 6, maximal 5 oder maximal 4 volatile organische Stoffe (VOCs). Insbesondere ist es zusätzlich bevorzugt, dass ausschließlich VOCs aus der Gruppe bestehend aus: Longifolen, α-Selinen, ß-Selinen, einem Sesquiterpen mit einem Kovatsindex von 1442, einem Sesquiterpen mit einem Kovatsindex von 1445, ß-Bisabolen und ß- acrocarpen oder aus der Gruppe bestehend aus: Longifolen, α-Selinen, ß-Selinen, ß-Bisabolen und ß-Macrocarpen getestet werden. In another embodiment, β-selenin and β-macrocarpene, and additionally at least one or two of the aforementioned group of volatile organic compounds (VOCs) are tested, in addition at least longiferols and / or β-bisabolene / α-seleins are additionally tested. In another embodiment, only β-selenins and β-macrocarps and optionally α-seleins are tested. In principle, any number of volatile organic compounds (VOCs) can be tested, but preferably a maximum of 10, a maximum of 7, a maximum of 6, a maximum of 5 or a maximum of 4 volatile organic substances (VOCs). In particular, it is additionally preferred that only VOCs from the group consisting of: Longifolen, α-selins, ß-seleins, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1442, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1445, ß-bisabolene and ß-acrocarpen or aus the group consisting of: Longifolen, α-Selinen, ß-Selinen, ß-Bisabolen and ß-Macrocarpen be tested.
In einer Ausführungsform werden zusätzlich zu den oben erwähnten Gruppen von VOCs ein, zwei, drei oder mehrere organische volatile Stoffe getestet werden, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus: 2-Hexanon, 3-Octanon, 3-Octanol, Sesquiterpen mit einem Kovatsindex von 1410, Sesquiterpen mit einem Kovatsindex von 1477, Sesquiterpen mit einem Kovatsindex von 1485, Sesquiterpen mit einem Kovatsindex von 1488, und Sesquiterpen mit einem Kovatsindex von 1547.  In one embodiment, in addition to the above-mentioned groups of VOCs, one, two, three or more organic volatiles selected from the group consisting of: 2-hexanone, 3-octanone, 3-octanol, sesquiterpene with a Kovats index of 1410, sesquiterpenes with a Kovatsindex of 1477, sesquiterpenes with a Kovatsindex of 1485, sesquiterpenes with a Kovatsindex of 1488, and sesquiterpenes with a Kovatsindex of 1547.
In einer Variante des Verfahrens kann in Schritt (ii) zusätzlich zu den oben erwähnten Gruppen von VOCs auch auf volatile Mykotoxine oder Mykotoxinvorläufer, bevorzugt Trichodien, oder andere geeignete Marker getestet werden, insbesondere VOCs die von dem jeweiligen Schädling selbst hergestellt werden.  In a variant of the method, in step (ii), in addition to the above-mentioned groups of VOCs, it is also possible to test for volatile mycotoxins or mycotoxin precursors, preferably trichodens, or other suitable markers, in particular VOCs prepared by the particular pest itself.
Die hierin angegebenen Werte für den Kovatsindex der VOCs sind auf der Basis von Alkankohlenwasserstoffen berechnet. Das Verfahren ist beschrieben in Kovats, E. (1958). The values for the Kovats index of VOCs given herein are calculated on the basis of alkane hydrocarbons. The method is described in Kovats, E. (1958).
Aufgrund der hierin beschriebenen Zusammenhänge zwischen Schädlingsbefall und Emission von VOCs (insbesondere wie in den Figuren dargestellt) sind die Vorteile der verschiedenen VOCs bzw. Gruppen von VOCs dem Fachmann ersichtlich und die VOCs können je nach gewünschter Anwendung ausgewählt werden. Beispielsweise kann die Art des zu testenden Pilzbefalls (Pilzart, Mischung von Pilzarten) berücksichtigt werden. Es ist auch möglich, je nach Typ und Sensibilität des Messgeräts bestimmte VOCs auszuwählen. Because of the relationships between pest infestation and VOC emission described herein (particularly as illustrated in the figures), the advantages of the various VOCs or groups of VOCs will be apparent to those skilled in the art and the VOCs may be selected according to the application desired. For example, the type of fungal attack to be tested (type of fungus, mixture of fungus species) can be taken into account. It is also possible to select specific VOCs depending on the type and sensitivity of the meter.
Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Testverfahren ab dem Zeitpunkt BBCH-65 durchgeführt, weiter bevorzugt frühestens 4 Tage ab BBCH-65, weiter bevorzugt frühestens 5, frühestens 6, frühestens 7, frühestens 8, frühestens 9 oder frühestens 10 Tage nach BBCH-65. Ein Maisbestand im Feld hat das Stadium BBCH-65 erreicht, wenn ca. 50% der Pflanzen dieses Stadium aufweisen. Man kann hierbei insbesondere die Pflanzen im Zentrum der Kultur betrachten, wohingegen die Pflanzen an den Feldränder (z.B. bis zu 1, 2, 3, 4 oder 5 Meter vom Feldrand entfernt) unberücksichtigt bleiben können. Ebenso ist es möglich, das erfindungsgemäße Testverfahren ab dem Zeitpunkt durchzuführen, ab dem die Körnerbildung im Kolben mit bloßem Auge erkennbar, oder die Körner ertastbar sind.  The test method according to the invention is preferably carried out from time BBCH-65, more preferably at least 4 days after BBCH-65, more preferably at the earliest 5, at the earliest 6, at the earliest 7, at the earliest 8, at the earliest 9, or at the earliest 10 days after BBCH-65. A corn stock in the field has reached BBCH-65 stage when approximately 50% of the plants are at this stage. In particular, it is possible to observe the plants in the center of the culture, whereas the plants can be disregarded at the field edges (for example up to 1, 2, 3, 4 or 5 meters from the edge of the field). It is likewise possible to carry out the test method according to the invention from the point in time when the grain formation in the bulb can be recognized by the naked eye or the grains can be felt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Pilzbefall durch Fusarium spp. verursacht, insbesondere durch einen Pilz aus der Gruppe bestehend aus: Fusarium graminearum, Fusarium subglutinans, Fusarium verticillioides, und Mischungen davon, bevorzugt Fusarium graminearum und/oder Fusarium verticillioides.  In a preferred embodiment of the method, the fungal attack by Fusarium spp. caused, in particular by a fungus from the group consisting of: Fusarium graminearum, Fusarium subglutinans, Fusarium verticillioides, and mixtures thereof, preferably Fusarium graminearum and / or Fusarium verticillioides.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Pilzbefall als angezeigt angesehen, wenn die volatilen organischen Stoffe in Konzentrationen gemessen werden, die über festgelegten Schwellenwerten liegen. Bei diesem Verfahren können zunächst Maispflanzen mit mindestens BBCH Wachstumsstadium, Maiskolben und/oder Maiskörnern, die nicht von Pilzen und anderen Schädlingen befallen sind, auf die gewünschten VOCs getestet werden. Der Schwellenwert, der bei Überschreitung einen Pilzbefall anzeigt, wird dann oberhalb der Konzentrationen der Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern, die nicht von Pilzen und anderen Schädlingen befallene sind, gewählt. Beispielsweise kann als Schwellenwert ein Wert von 10%, 30%, 50% oder mehr über dem gemessenen Wert gewählt werden. Beispielsweise kann als Schwellenwert ein Messwert der Größe von mindestens zwei- oder dreimal der Stärke des Signals des Messrauschens gewählt werden. Beispielsweise kann ein Schwellenwert bei einer "Open Loop" Messung über 24 Stunden 0,1-4,0 pg betragen. Der Schwellenwert hängt aber beispielsweise von der Empfindlichkeit des Messgerätes ab und kann daher vom Fachmann im jeweiligen System passend gewählt werden. In another embodiment, fungal infestation is considered to be indicated when the volatile organics are measured in concentrations above specified thresholds. In this process, maize plants can first be treated with at least BBCH growth stage, corn cobs and / or maize kernels other than fungi and other pests for which the desired VOCs are tested. The threshold that indicates fungal infestation when exceeded is then chosen above the levels of corn plants, corn cobs and / or corn kernels not affected by fungi and other pests. For example, a threshold value of 10%, 30%, 50% or more above the measured value may be selected. For example, as a threshold value, a measured value of the magnitude of at least two or three times the strength of the signal of the measurement noise can be selected. For example, a threshold for an open-loop measurement over 24 hours may be 0.1-4.0 pg. However, the threshold value depends, for example, on the sensitivity of the measuring device and can therefore be suitably selected by the person skilled in the relevant system.
Zusätzlich bevorzugt umfasst der Schritt des Testens auf volatile organische Stoffe das Kalibrieren des Messgerätes mittels einer Probe enthaltend die jeweiligen volatilen Stoffe. Geeignete Mischverhältnisse der VOCs können vom Fachmann ohne Weiteres gewählt werden. Beispielsweise können die VOCs, auf die das Messgerät weniger sensibel reagiert, in größeren Mengen verwendet werden. Das Messgerät kann vor oder eventuell auch während bzw. zwischen den Messvorgängen kalibriert werden. Der Fingerprint der Kalibrierlösung wird dann als charakteristisch für Schädlingsbefall angesehen.  Additionally preferably, the step of testing for volatile organics comprises calibrating the meter by means of a sample containing the respective volatile species. Suitable mixing ratios of the VOCs can be readily selected by the skilled person. For example, the VOCs to which the meter responds less sensitively can be used in larger quantities. The meter may be calibrated before or possibly during or between the measurements. The fingerprint of the calibration solution is then considered characteristic of pest infestation.
Zum Testen der volatilen organischen Stoffe kann beispielsweise ein Messgerät verwendet werden, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Gaschromatographen (GC), Gaschromatographen gekoppelt mit Massenspektrometern (GC-MS), Ionen-Mobilitäts- Spektrometern (IMS), Starkfeld Ionenmobilitäts-Spektrometern mit asymmetrischer Wellenform (FAIMS, high-field asymmetric waveform ion mobility spectrometry),  For testing the volatile organic substances, for example, a measuring device may be used which is selected from the group consisting of: gas chromatographs (GC), gas chromatographs coupled with mass spectrometers (GC-MS), ion mobility spectrometers (IMS), high field ion mobility spectrometers with asymmetric waveform (FAIMS, high-field asymmetric waveform ion mobility spectrometry),
elektrochemischen Sensoren, elektrochemischen Sensor-Arrays, kolorimetrischen Sensoren, und elektrischen/elektronischen Nasen. electrochemical sensors, electrochemical sensor arrays, colorimetric sensors, and electrical / electronic noses.
Das Testen auf volatile organische Stoffe kann beispielsweise im Luftraum, der die Maiskolben der Maispflanzen, von der Pflanze abgetrennte (z.B. geerntete) Maiskolben und/oder Maiskörner umgibt, bevorzugt mittels einer Head-Space-Probenentnahme, durchgeführt werden. Besonders bevorzugt wird ein dynamischer Headspace-Sampler verwendet. Der Begriff "Head-Space" ist der (unmittelbare) Luftraum der die Pflanzenteile oberhalb der Erde umgibt. Der Abstand der Messsensoren richtet sich nach der Art und Sensitivität des Sensors.  Volatile organics testing may be performed, for example, in the headspace surrounding the corncobs of the maize plants, corncobs separated from the plant (e.g., harvested), and / or corn kernels, preferably by head-space sampling. Most preferably, a dynamic headspace sampler is used. The term "head-space" is the (immediate) air space that surrounds the plant parts above the earth. The distance of the measuring sensors depends on the type and sensitivity of the sensor.
Grundsätzlich gibt es zwei Verfahren für die Sammlung von volatilen organischen Komponenten. Es wird hier zwischen dem dynamischen bzw. statischen Verfahren unterschieden. Beim dynamischen Verfahren (engl, dynamic headspace sampling) wird ein Luftstrom kontinuierlich über eine Probe (z.B. infizierte Pflanze, Pilzkultur) geleitet, die sich in einem speziellen Gefäß aus inertem Material (z.B. Glas) befindet. Mit diesem Luftstrom werden die von der Probe emittierten VOCs durch eine Glaskartusche geleitet, die mit einem geeigneten Filter (z.B. Aktivkohle) bestückt ist. Auf ihm werden die Komponenten angereichert. Der Prozess dauert üblicherweise mehrere Stunden (Jelen et al. (1995)). Im Anschluss werden die absorbierten volatilen Komponenten mit organischen Lösungsmitteln aus dem Filtermaterial herausextrahiert. Beim statischen Verfahren (engl, static headspace sampling) wird die Probe in ein luftdicht verschlossenes Gefäß, üblicherweise aus Glas, überführt. Durch Diffusion lösen sich die volatilen Komponenten nach und nach von der Probe und reichern sich in der umgebenden Luft, auch Headspace genannt, an. Für diesen Prozess spielen Temperatur und Luftfeuchtigkeit eine entscheidende Rolle (Balasubramanian & Paniqrahi (2011)). Die emittierten VOCs können sich an eine absorbierende Matrix, die über eine bestimmte Zeit in die Umgebungsluft der Probe exponiert wird, anlagern. Die gebräuchlichste Form innerhalb der statischen Verfahren ist die Festphasenmikroextraktion (SPME). Hier wird eine mit spezifischen Polymeren beschichtete Faser in die Headspace einer beliebigen Probe exponiert (dies ist beispielsweise in Tholl et al. (2006) beschrieben). Die Absorption erfolgt selektiv gemäß den Eigenschaften des Absorptionsmaterials. Basically, there are two methods for the collection of volatile organic components. A distinction is made here between the dynamic or static method. In dynamic headspace sampling, a stream of air is passed continuously over a sample (eg infected plant, fungal culture) located in a special vessel of inert material (eg glass). With this air flow, the VOCs emitted by the sample are passed through a glass cartridge equipped with a suitable filter (eg activated carbon). On it the components are enriched. The process usually takes several hours (Jelen et al., 1995). Subsequently, the absorbed volatile components are extracted from the filter material with organic solvents. In the static method (static headspace sampling), the sample is transferred into an airtight container, usually made of glass. By diffusion, the volatile components gradually dissolve away from the sample and accumulate in the surrounding air, also called headspace. Temperature and humidity play a crucial role in this process (Balasubramanian & Paniqrahi (2011)). The emitted VOCs can attach to an absorbent matrix which is exposed for a certain time to the ambient air of the sample. The most common form within static methods is solid phase microextraction (SPME). Here, a fiber coated with specific polymers is exposed to the headspace of any sample (this is described, for example, in Tholl et al., 2006). The absorption is selective according to the properties of the absorbent material.
Das Messverfahren kann so durchgeführt werden, dass sich eine gaschromatographische Analyse an das statische bzw. dynamische Verfahren der Sammlung volatiler Komponenten anschließt.  The measurement method can be carried out in such a way that a gas chromatographic analysis is followed by the static or dynamic method of collecting volatile components.
Neben der exakten, aber sehr zeit- und kosten intensiven Analytik durch GC-MS (Gaschromatographie mit Massenspektrometriekopplung) existieren tragbare elektronische Sensoren, sogenannte E-noses (elektrische/elektronische Nasen). Diese können ebenfalls dazu dienen, spezifische VOCs zu detektieren. Sie sind üblicherweise als Multisensor-Array, bestehend aus mehreren chemoresistiven Metalloxid-Sensoren (z. B. In203, Sn02), konstruiert (Presicce et aL(2006); Abramson et al. Γ20051); Falasconi et al. (2005), Dickinson et al. (1998V). In addition to the exact, but very time and cost intensive analysis by GC-MS (gas chromatography with mass spectrometry coupling) exist portable electronic sensors, so-called e-noses (electrical / electronic noses). These can also be used to detect specific VOCs. They are typically constructed as a multi-sensor array consisting of several chemoresistive metal oxide sensors (eg, In 2 O 3 , SnO 2 ) (Presicce et al (2006), Abramson et al., 2005 1 ); Falasconi et al. (2005), Dickinson et al. (1998V).
Gobbi et al. (2011) sowie Falasconi et al. (2005) untersuchten die Eignung solcher elektronischen Sensoren für die Vorhersage der Fumonisinkontamination an Mais. Sie wählten in vitro Bedingungen für ihre Untersuchungen. Mit Hilfe der E-nose Technik und GC/MS detektierten Olsson et al. (2002 . Balasubramanian et al. (2007) verwendeten die E-nose zur Ergosterol- basierten Klassifizierung innerhalb von Gersteproben.  Gobbi et al. (2011) and Falasconi et al. (2005) investigated the suitability of such electronic sensors for the prediction of fumonisin contamination in maize. They chose in vitro conditions for their investigations. With the help of the E-nose technique and GC / MS Olsson et al. (2002) Balasubramanian et al (2007) used E-nose for ergosterol-based classification within barley samples.
Bei der Messung der VOCs gemäß der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt der Luftraum in der Nähe der Maiskolben der Maispflanzen, der von der Pflanze abgetrennten Maiskolben und/oder der Maiskörner getestet, wobei der geeignete Abstand zu den Maiskolben der Maispflanzen, der von der Pflanze getrennten Maiskolben und/oder Maiskörner vom Messgerät abhängt und vom Fachmann gewählt werden kann. Bevorzugterweise wird ein Messgerät verwendet, das eine Auflösung im Zentimeterbereich hat und dadurch zwischen benachbarten Pflanzen unterscheiden kann. Somit kann beispielsweise eine befallene Pflanze von ihrer benachbarten, nicht befallenen Pflanze unterschieden werden.  In measuring the VOCs according to the present invention, it is preferable to test the headspace in the vicinity of the corncobs of the maize plants, the corncobs cut off from the plant and / or the corn kernels, with the appropriate distance from the corncobs of the corn plants, the corncobs separated from the plant and / or corn kernels depends on the meter and can be selected by the skilled person. Preferably, a measuring device is used which has a resolution in the centimeter range and can distinguish between adjacent plants. Thus, for example, an affected plant can be distinguished from its neighboring uninfected plant.
Beispielsweise kann das Testen durch Ansaugen von Luft aus der Umgebung der Maispflanzen, insbesondere aus der Umgebung der Maiskolben der Pflanzen, der Maiskolben und/oder der Maiskörner in das Messgerät erfolgen, wobei diese Luft auf volatile organische Stoffe getestet wird. Bevorzugt wird die Luft in 0,7-1,8 m, bevorzugt 1-1,5 m, Höhe vom Boden gemessen. Der horizontale Abstand zur Pflanze ist beispielsweise 5 bis 50 cm.  For example, testing may be done by aspirating air from the environment of the corn plants, particularly from the vicinity of the corncobs of the plants, the corncob and / or the corn kernels, into the meter, which air is tested for volatile organics. The air is preferably measured in 0.7-1.8 m, preferably 1-1.5 m, height from the ground. The horizontal distance to the plant is for example 5 to 50 cm.
Schritt (iii) umfasst das Behandeln von Maispflanzen mit mindestens BBCH-65 Wachstumsstadium mit Pilzbefall mit Spritzmittel(n), das/die gegen den in Schritt (ii) festgestellten Pilz wirksam ist/sind, oder das Trennen von Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern mit Pilzbefall von denen ohne Pilzbefall. Das Testen in Schritt (ii) führt zu einem Messergebnis, das entweder Pilzbefall anzeigt, oder anzeigt, dass kein Pilzbefall vorliegt. Basierend auf dem Messergebnis wird bestimmt, ob gehandelt werden muss, oder ob lediglich der nächste Zeitpunkt für eine Messung festgelegt wird. Das Handeln basierend auf den Messergebnissen kann das Behandeln der Pflanzen mit Spritzmitteln gegen den Pilz, aber auch das Entfernen von befallenen Pflanzen aus der Pflanzenkultur umfassen. Step (iii) comprises treating corn plants having at least BBCH-65 growth stage with fungal infestation with spray (s) effective against the fungus found in step (ii), or separating corn plants, corn cobs and / or Corn kernels with fungal infestation of those without fungus. Testing in step (ii) results in a measurement that either indicates fungal attack or indicates that there is no fungal attack. Based on the measurement result, it is determined whether to act or whether only the next time for a measurement is determined. Action based on the measurement results may include treating the plants with antifungal agents, but also removing affected plants from the plant culture.
Bevorzugt umfasst das Behandeln der Maispflanzen in Schritt (iii) das Aufbringen von Spritzmitteln, bevorzugt von Spritzmitteln gegen Fusarium spp., weiter bevorzugt gegen einen oder mehrere Pilze aus der Gruppe bestehend aus Fusarium graminearum, Fusarium subglutinans, Fusarium verticillioides, und Mischungen davon. Insbesondere ist die Fusarium- Infektion eine Kolbenfusariose. Bevorzugt enthält das Spritzmittel ein Fungizid oder Gemisch aus mehreren Fungiziden.  Preferably, treating the corn plants in step (iii) comprises applying sprays, preferably sprays, to Fusarium spp., More preferably to one or more fungi from the group consisting of Fusarium graminearum, Fusarium subglutinans, Fusarium verticillioides, and mixtures thereof. In particular, Fusarium infection is a buttock sinus. Preferably, the spray contains a fungicide or mixture of several fungicides.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann Spritzmittel selektiv auf positiv getestete (d.h. pilzbefallene) Maisanbauflächen aufgebracht werden. Die Bereiche der Maisanbauflächen, die keinen Pilzbefall aufweisen, können dabei ausgespart werden.  With the method of the invention, spray can be selectively applied to positively tested (i.e., fungus-infested) maize crops. The areas of corn acreage that have no fungal attack can be left out.
Falls die Maispflanzen, Maiskolben oder Maiskörner bereits geerntet sind, liegt das Handeln in Schritt (iii) des erfindungsgemäßen Verfahrens basierend auf den Messergebnissen im Aussortieren von befallenen Maispflanzen, Maiskolben oder Maiskörnern. Somit wird der If the corn plants, corn cobs or corn kernels have already been harvested, the action in step (iii) of the method according to the invention is based on the measurement results in the sorting out of affected corn plants, maize cobs or corn kernels. Thus, the
Pilzbefall bezogen auf eine bestimmte Menge an Maispflanzen, Maiskolben oder Maiskörner verringert bzw. es werden Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörner mit vermindertem Pilzbefall erzeugt. Fungus infestation based on a certain amount of maize plants, corncobs or maize kernels is reduced or maize plants, maize cobs and / or corn kernels with reduced fungal infestation are produced.
Zusätzlich bevorzugt erfolgt das Trennen von pilzbefallenen und nicht befallenen Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern mittels einer landwirtschaftlichen Maschine, bevorzugt mittels einer Erntemaschine.  Additionally preferably, the separation of fungus-affected and unaffected maize plants, maize cobs and / or corn kernels takes place by means of an agricultural machine, preferably by means of a harvester.
In dem hier beschriebenen Verfahren können die Maispflanzen, (von der Pflanze abgetrennte) Maiskolben und/oder Maiskörner in Schritt (i) in Chargen (d.h. nicht kontinuierlich) oder in einem kontinuierlichem Verfahren bereitgestellt werden, wobei die Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörner in Schritt (ii) chargenweise oder in einem kontinuierlichem Verfahren getestet werden, und  In the method described herein, the corn plants, corn cobs (and corn) separated from the plant in step (i) may be provided in batches (ie, non-continuous) or in a continuous process, wherein the corn plants, corn cobs and / or corn kernels in Step (ii) be tested batchwise or in a continuous process, and
wobei der Verfahrensschritt in (iii) das Trennen der befallenen und nicht befallenen Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörner in verschiedenen Chargen umfasst, bei denen dann die jeweiligen volatilen organischen Stoffe detektiert/nicht detektiert, oder zumindest in unterschiedlichen Mengen detektiert werden, oder wherein the process step in (iii) comprises separating the affected and unaffected maize plants, corn cobs and / or corn kernels in different batches in which the respective volatile organic substances are detected / not detected, or at least detected in different amounts, or
der Verfahrensschritt in (iii) das kontinuierliche Trennen von pilzbefallenen und nicht befallenen Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern umfasst. the process step in (iii) comprises the continuous separation of fungal infested and non-infested maize plants, corn cobs and / or corn kernels.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst das Bereitstellen von Maispflanzen bzw. von Maispflanzen mit Maiskolben das Anpflanzen und Kultivieren von Maispflanzen bis zur Vollblüte bzw. Entwicklung von Maiskolben. Das Trennen von Maispflanzen mit Pilzbefall von denen ohne Pilzbefall kann dann dadurch erfolgen, dass entweder nur die Maiskolben mit Pilzbefall, oder die Maiskolben ohne Pilzbefall geerntet werden. Somit werden die Maiskolben mit Pilzbefall und die ohne Pilzbefall getrennt geerntet. Die Reihenfolge ist hierbei beliebig, bevorzugt werden aber die Maiskolben ohne Pilzbefall geerntet um eine weitere Verbreitung des Pilzes zu vermeiden. In another embodiment of the invention, the provision of corn plants or maize plants with corncobs includes planting and cultivating maize plants to the full bloom or development of corncobs. The separation of maize plants with fungal infestation of those without fungal infestation can then be done by either harvesting only the corncobs with fungal infestation, or the corncobs without fungal infestation. Thus, the corncobs are harvested separately with fungus and those without fungus. The order here is arbitrary, but preferably the corncobs are harvested without fungal attack to prevent further spread of the fungus.
Vorrichtungen und Verfahren zum Aussortieren von Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern sind dem Fachmann bekannt. Beispielsweise können befallene Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörner von Hand aussortiert werden, oder mit Druckluft vom Förderband geschossen werden. Insbesondere das chargenweise Aussortieren ist bevorzugt, wobei der Sensor in den Sammelbehälter mit der Charge gehalten/integriert wird.  Devices and methods for sorting out corn plants, corn cobs and / or corn kernels are known to the person skilled in the art. For example, infested maize plants, corn cobs and / or corn kernels can be sorted out by hand, or shot with compressed air from the conveyor belt. In particular, batch sorting is preferred, with the sensor being held / integrated into the sump with the batch.
Basierend auf den bestehenden Techniken können die erfindungsgemäßen Vorrichtungen ohne Probleme bereitgestellt werden. Beispielsweise können die Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörner auf einem Förderband transportiert werden. Oberhalb des Förderbands befindet sich das erfindungsgemäße Messsystem. Falls die charakteristischen VOCs gemessen werden, wird ein bestimmter Teil des Förderguts, der sich in diesem Moment unter dem Messsensor befunden hat, als pilzbefallen angesehen. Dieser Teil des Förderguts kann dann auf einen anderen Transportweg als der des nicht befallenen Förderguts geleitet werden und somit abgetrennt werden.  Based on the existing techniques, the devices of the invention can be provided without problems. For example, the corn plants, corn cobs and / or corn kernels can be transported on a conveyor belt. Above the conveyor belt is the measuring system according to the invention. If the characteristic VOCs are measured, a certain part of the conveyed material, which was under the measuring sensor at that moment, is considered as having been attacked by fungi. This part of the conveyed material can then be directed to a different transport path than that of the unaffected conveyed material and thus be separated.
Falls die Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörner chargenweise in Behältnissen bereitgestellt werden, kann das Messverfahren auch in den jeweiligen Behältnissen erfolgen und somit eine Klassifizierung in nicht befallene und pilzbefallene Chargen erfolgen.  If the maize plants, corn cobs and / or maize kernels are batched in containers, the measurement procedure can also be carried out in the respective containers, thus classifying them in unaffected and fungal batches.
Die erfindungsgemäßen Messsysteme können insbesondere direkt auf Erntemaschinen eingesetzt werden, sodass während des Erntevorgangs gleich eine Verminderung der Pilzbelastung erfolgt.  The measuring systems according to the invention can be used in particular directly on harvesting machines, so that a reduction of the fungal load takes place during the harvesting process.
Falls das erfindungsgemäße Verfahren das Kultivieren von Maispflanzen umfasst, können die Schritte (ii) und (iii) auch wiederholt durchgeführt werden. Dabei kann Schritt (iii) beispielsweise entweder das Behandeln oder Aussortieren von befallenen Pflanzen umfassen, oder lediglich das Bestimmen des nächsten Zeitpunkts zum Messen (Schritt (ii)).  If the method according to the invention comprises the cultivation of maize plants, steps (ii) and (iii) can also be carried out repeatedly. For example, step (iii) may involve either treating or rejecting infested plants, or merely determining the next time to measure (step (ii)).
Schritt (iv) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Gewinnen von Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern mit gegenüber den in Schritt (i) bereitgestellten Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern vermindertem Pilzbefall.  Step (iv) of the method according to the invention comprises harvesting maize plants, corn cobs and / or maize kernels with reduced fungus attack compared to the maize plants, corncobs and / or corn kernels provided in step (i).
In Schritt (iv) wird das "Produkt" des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten. Vergleicht man eine definierte Menge gewonnener Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörner mit der gleichen, vergleichbaren Menge der in Schritt (i) bereitgestellten Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörner, so ist der Pilzbefall im erhaltenen Produkt geringer. Werden in Schritt (i) Maispflanzen kultiviert, so weist das erhaltene Produkt einen verminderten Pilzbefall im Vergleich zu einem Produkt auf, das erhalten worden wäre, wenn das erfindungsgemäße Verfahren, das beispielsweise den selektiven Einsatz von Spritzmitteln umfassen kann, nicht durchgeführt worden wäre.  In step (iv) the "product" of the process according to the invention is obtained. If a defined amount of maize plants, corncobs and / or corn kernels obtained is compared with the same, comparable amount of maize plants, corncobs and / or maize kernels provided in step (i), the fungal infestation in the product obtained is lower. If corn plants are cultivated in step (i), the product obtained has a reduced fungal attack compared to a product which would have been obtained if the process according to the invention, which may for example comprise the selective use of spraying agents, had not been carried out.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Nachweis von Pilzbefall bei Maispflanzen mit mindestens BBCH-65 Wachstumsstadium, (von der Pflanze getrennte) Maiskolben und/oder Maiskörnern, umfassend das Testen der Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörner gemäß Schritt (ii) wie hierin beschrieben, wobei das Vorliegen der volatilen organischen Stoffe einen Pilzbefall anzeigt. Das Verfahren zum Nachweis von Pilzbefall wird durchgeführt, um festzustellen, ob Pilzbefall vorliegt. Falls kein Pilzbefall vorliegt, muss nicht gehandelt werden, das heißt es ist beispielsweise kein Schritt des Spritzens oder Aussortierens von Maispflanzen, Maiskolben oder Maiskörnern notwendig. Falls Pilzbefall vorliegt, kann wie oben beschrieben gehandelt werden. Alle bevorzugten Ausführungsformen, die für das Verfahren zur Erzeugung von Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern mit vermindertem Pilzbefall beschrieben worden sind, können auch für das Verfahren zum Nachweis von Pilzbefall verwendet werden und umgekehrt. The invention also relates to a method for detecting fungal infestation in maize plants with at least BBCH-65 growth stage, (separated from the plant) corn cobs and / or Corn kernels comprising testing the corn plants, corn cobs and / or corn kernels according to step (ii) as described herein, wherein the presence of the volatile organic matter indicates fungal infestation. The method of detecting fungal infestation is performed to determine if fungal infestation is present. If there is no fungal attack, there is no need to act, that is, for example, no step of spraying or sorting out corn plants, corn cobs or corn kernels is necessary. If there is a fungal attack, action can be taken as described above. All of the preferred embodiments described for the method of producing maize plants, corn cobs, and / or corn kernels with reduced fungal infestation may also be used for the method of detecting fungal infestation, and vice versa.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein System zum Testen von Maispflanzen mit mindestens BBCH-65 Wachstumsstadium, Maiskolben und/oder Maiskörnern auf volatile organische Stoffe (VOCs), wobei das System ein Messgerät umfasst, das auf mindestens zwei, bevorzugt drei volatile organische Stoffe aus der Gruppe, bestehend aus: Longifolen, α-Selinen, ß- Selinen, einem Sesquiterpen mit einem Kovatsindex von 1442, einem Sesquiterpen mit einem Kovatsindex von 1445, ß-Bisabolen und ß-Macrocarpene, kalibiert ist. Alle bevorzugten Ausführungsformen, die für das Verfahren zur Erzeugung von Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern mit vermindertem Pilzbefall beschrieben worden sind, können auch für das System zum Testen von Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern auf volatile organische Stoffe (VOCs) verwendet werden und umgekehrt.  Furthermore, the invention relates to a system for testing maize plants having at least BBCH-65 growth stage, corn cobs and / or corn kernels for volatile organic compounds (VOCs), the system comprising a measuring device comprising at least two, preferably three volatile organic substances from the Group consisting of: longifolene, α-selenin, β-selenin, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1442, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1445, ß-bisabolene and ß-macrocarpenes. All of the preferred embodiments described for the method of producing corn plants, corn cobs, and / or reduced fungal corn kernels may also be used for the system for testing corn plants, corn cobs, and / or corn kernels for volatile organics (VOCs), and vice versa.
Bevorzugterweise ist das System auf einem landwirtschaftlichen Nutzfahrzeug oder auf einer fahrbaren Drohne angebracht. Drohnen können beispielsweise unabhängig von großen landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugen Maisanbauflächen überprüfen, um Pilzbefall festzustellen. Natürlich kann ein menschengesteuertes Fahrzeug gleichermaßen für das Abfahren und Testen der Anbauflächen verwendet werden. Gleichermaßen kann das System derart ausgestaltet sein, dass es von einem Menschen getragen werden kann.  Preferably, the system is mounted on an agricultural utility vehicle or on a drivable drone. For example, drones can inspect corn acreage independently of large agricultural vehicles to detect fungal infestation. Of course, a human-powered vehicle can equally be used for driving off and testing the crops. Likewise, the system may be configured to be worn by a human.
Zusätzlich bevorzugt enthält das System einen Computer mit entsprechender Software, der die Steuerung des Messgeräts übernimmt.  Additionally preferably, the system includes a computer with appropriate software that handles the control of the meter.
Bevorzugt umfasst das System ein Steuerungselement, das eine Sortieranlage zur Sortierung von Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern unter Verwendung von Messsignalen, die vom Messgerät an das Steuerungselement übermittelt werden, steuert.  The system preferably comprises a control element which controls a sorting system for sorting maize plants, maize cobs and / or corn kernels using measurement signals which are transmitted from the measuring device to the control element.
Zusätzlich bevorzugt ist das Messgerät ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Gaschromatographen (GC), Gaschromatographen gekoppelt mit Massenspektrometer (GC- MS), insbesondere field-portable GC-MS wie Z-Nasen (erhältlich von Electronic Sensor Technology, USA), Ionen-Mobilitäts-Spektrometern (IMS), Starkfeld Ionenmobilitäts- Spektrometern mit asymmetrischer Wellenform (FAIMS, high-field asymmetric waveform ion mobility spectrometry), elektrochemischen Sensoren, elektrochemischen Sensor-Arrays, kolorimetrischen Sensoren, und elektrischen/elektronischen Nasen.  In addition, the measuring device is preferably selected from the group consisting of: gas chromatographs (GC), gas chromatographs coupled with mass spectrometers (GC-MS), in particular field-portable GC-MSs such as Z-noses (available from Electronic Sensor Technology, USA), ion spectrometers. Mobility spectrometers (IMS), high field ion mobility spectrometers with asymmetric waveforms (FAIMS), electrochemical sensors, electrochemical sensor arrays, colorimetric sensors, and electrical / electronic noses.
Elektrische/elektronische Nasen umfassen üblicherweise drei Elemente: einen Sensor-Array, der den VOCs ausgesetzt ist, einem Mittel, das die Sensorsignale in ein lesbares Format oder wahrnehmbares Signal umwandeln können und eine Software, die die Daten verarbeiten kann. Erfindungsgemäß können übliche Sensoren verwendet werden, beispielsweise Metall- Oxid-Sensoren (MOX), z.B. Zinnoxid oder Zinkoxid, MOSFET-Sensoren (Metalloxid Halbleiter Feld-Effekt-Sensoren), leitende Polymersensoren, Infrarot-Sensoren, Quarzsensoren (QMB, Quarz Crystal Micro Balance), Feld-Effekt-Sensoren, oder Glasfaser-Sensoren. Electric / electronic noses typically include three elements: a sensor array exposed to the VOCs, means that can convert the sensor signals into a readable format or signal, and software that processes the data can. Conventional sensors can be used according to the invention, for example metal oxide sensors (MOX), eg tin oxide or zinc oxide, MOSFET sensors (metal oxide semiconductor field effect sensors), conductive polymer sensors, infrared sensors, quartz sensors (QMB, quartz Crystal Micro Balance ), Field effect sensors, or fiber optic sensors.
Auch die anderen, vorstehend beschriebenen Messgeräte, beispielsweise IMS, GC-MS, können erfindungsgemäß eingesetzt werden, indem kommerziell verfügbare Geräte erfindungsgemäß angepasst werden. "Erfindungsgemäß angepasst" heißt hierbei, dass die Messgeräte beispielsweise erfindungsgemäß kalibriert werden, mit einer Einheit ausgestattet werden, die die erfindungsgemäße Kalibrierlösung enthält, oder geometrisch so im System angebracht werden, dass die Probennahme erfindungsgemäß in der Nähe der Maiskolben oder Maiskörner erfolgen kann. Die Funktionsweise eines IMS ist beispielsweise in der DE102009011102 AI beschrieben.  The other measuring devices described above, for example IMS, GC-MS, can also be used according to the invention by adapting commercially available devices according to the invention. "According to the invention" means here that the measuring devices are calibrated according to the invention, equipped with a unit containing the calibration solution according to the invention, or geometrically mounted in the system so that the sampling can be done according to the invention in the vicinity of corn cobs or corn kernels. The operation of an IMS is described for example in DE102009011102 AI.
Zusätzlich bevorzugt weist das System ein Mittel auf, dass das Messsignal in ein optisch oder akustisch wahrnehmbares Signal umwandelt, falls Pilzbefall festgestellt wird. Ein derartiges Mittel kann beispielsweise eine Lampe, ein Display oder ein Lautsprecher sein. Bei Wahrnehmung des Signals kann dann entsprechend auf den Pilzbefall reagiert werden.  Additionally preferably, the system comprises a means that converts the measurement signal into a visually or audibly perceptible signal if fungal infestation is detected. Such a means may be, for example, a lamp, a display or a speaker. Upon perception of the signal can then be responded to the fungal attack accordingly.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform weist das System eine Kalibrierungseinheit auf, die eine Kalibrierlösung enthält, wobei die Kalibrierlösung eine erfindungsgemäße Mischung aus VOCs enthält und das System automatisch auf diese Kalibrierlösung zugreifen kann, um automatisch Kalibrierungsprozesse in geeigneten Abständen durchzuführen.  In a further preferred embodiment, the system comprises a calibration unit containing a calibration solution, wherein the calibration solution contains a mixture of VOCs according to the invention and the system can automatically access this calibration solution to automatically carry out calibration processes at suitable intervals.
Zusätzlich bevorzugt umfasst das System ein Steuerungselement, das eine Vorrichtung zum Ausbringen von Spritzmittel auf Maispflanzen, unter Verwendung von Messsignalen, die vom Messgerät an das Steuerungselement übermittelt werden, steuert.  Additionally preferably, the system includes a control element that controls a device for delivering spray to corn plants using measurement signals communicated from the gauge to the control element.
Die Erfindung betrifft auch eine Kalibrierlösung, umfassend mindestens zwei, bevorzugt mindestens drei organische Stoffe aus der Gruppe, bestehend aus: Longifolen, α-Selinen, ß- Selinen, einem Sesquiterpen mit einem Kovatsindex von 1442, einem Sesquiterpen mit einem Kovatsindex von 1445, ß-Bisabolen und ß-Macrocarpene. Weitere bevorzugte Ausführungsformen, insbesondere bevorzugte Kombinationen von VOCs, die für die Kalibrierlösung verwendet werden können, sind im Vorangegangenen beschrieben.  The invention also relates to a calibration solution comprising at least two, preferably at least three, organic substances from the group consisting of: longifoles, α-selines, β-selines, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1442, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1445, β -Bisabolic and β-macrocarpenes. Further preferred embodiments, in particular preferred combinations of VOCs which can be used for the calibration solution, have been described above.
Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung der Kalibrierlösung zur Kalibrierung eines Messgeräts zum Testen von Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern auf volatile organische Stoffe. Insbesondere kann die Kalibrierlösung im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden.  The invention also relates to the use of the calibration solution for calibrating a measuring device for testing maize plants, corn cobs and / or corn kernels for volatile organic substances. In particular, the calibration solution can be used in the method according to the invention.
Beispiele  Examples
1. Materialien  1. Materials
Die VOCs, die für die Kalibrierlösung verwendet werden, sind entweder kommerziell erhältlich oder können durch Synthese oder Extraktion hergestellt werden.  The VOCs used for the calibration solution are either commercially available or can be prepared by synthesis or extraction.
Beispielsweise kann Selinen (beide Isomere alpha und/oder beta) durch Extrahieren aus z.B. Sellerie (Apium graveolens), Pfeffer (Piper nigrum), aus ätherischen Öl von Sweet Annie (Artemisia annua) oder Calamus (Acorus calamus) gewonnen werden. Alpha- und Beta- Selinen können auch aus Sellery Oil von Roth (Karlsruhe, Germany) gewonnen werden. Siehe bezüglich Sellerie auch: Journal of Food Science and Technology, 200, 37, 6, 631-635; Food Chemistry, 2010, 120, 230-234; Parasitol Res 2008, 104, 107-115. Bezüglich Pfeffer siehe: African Journal of Biotechnology 2009, 8, 424-431. Beta-bisabolen kann von Santa Cruz Biotechnology, Inc. USA bezogen werden. Longifolen kann von Sigma-Aldrich, DE, oder Metha Oil Industrie (Indien) bezogen werden. For example, selenins (both isomers alpha and / or beta) may be obtained by extracting, for example, celery (Apium graveolens), pepper (Piper nigrum), from Sweet Annie essential oil (Artemisia annua) or Calamus (Acorus calamus). Alpha and Beta Selines can also be obtained from Sellery Oil of Roth (Karlsruhe, Germany). For celery also see: Journal of Food Science and Technology, 200, 37, 6, 631-635; Food Chemistry, 2010, 120, 230-234; Parasitol Res 2008, 104, 107-115. For pepper see: African Journal of Biotechnology 2009, 8, 424-431. Beta-Bisabol can be obtained from Santa Cruz Biotechnology, Inc. USA. Longifolene can be obtained from Sigma-Aldrich, DE, or Metha Oil Industrie (India).
2. Bestimmung geeigneter VOCs  2. Determination of suitable VOCs
Kommerzieller Hybridmais (Ronaldinio, KWS) wurde unter Gewächshausbedingungen kultiviert. Die Pflanzen wurden auf einem autoklavierten Boden-Sand-Gemisch angezogen. Zum Zeitpunkt der Blüte (BBCH 65) wurden Sporensuspensionen von Fusarium graminearum, F. verticillioides und F. subglutinans sowie gemischte Suspensionen in den Narbenfädenkanal injiziert. Die Kontrollpflanzen wurden mit autoklaviertem Wasser behandelt. Das dynamische Verfahren der VOC-Sammlung wurde über einen Zeitraum von 24h im Abstand von 8 Tagen an den Kolben durchgeführt. Hierzu wurde ein offenes  Commercial hybrid corn (Ronaldinio, KWS) was grown under greenhouse conditions. The plants were grown on an autoclaved soil-sand mixture. At the time of flowering (BBCH 65), spore suspensions of Fusarium graminearum, F. verticillioides and F. subglutinans as well as mixed suspensions were injected into the scar canal. The control plants were treated with autoclaved water. The dynamic procedure of the VOC collection was carried out over a period of 24 hours at 8-day intervals on the piston. This was an open
Kreislaufsystem (engl, open loop) mit einem kontinuierlichen Luftstrom etabliert. Für die statische Sammlung der volatilen Komponenten mittels SPME-Technik wurden die Kolben nach 24 Tagen geerntet. Des Weiteren wurde der zeitliche Verlauf der VOC-Synthese in einem Zeitreihenversuch mit Erntezeitpunkten im Abstand von 4 Tagen untersucht.  Circulation system (English, open loop) established with a continuous air flow. For the static collection of the volatile components by SPME technique, the flasks were harvested after 24 days. Furthermore, the time course of the VOC synthesis was investigated in a time series experiment with harvest times at intervals of 4 days.
Die systematische Verbreitung der VOCs innerhalb der infizierten Maispflanzen wurde durch die Beprobung des Blattmaterials untersucht.  The systematic distribution of VOCs within the infected maize plants was investigated by sampling the leaf material.
Die Analysen wurden mit einem Agilent 6890 Gaschromatographen, gekoppelt mit einem Agilent 5973 Massenspektrometer durchgeführt. Zur Identifikation der Komponenten wurden die Massenspektren mit kommerziellen und/oder wissenschaftlich üblichen Massenspektrometrischen Datenbanken verglichen. Es wurde ein eigenes Perl Skript für die Datenprozessierung verwendet, gefolgt von einem Kruskal-Wallis-Rangsummentest nach Siegel & Calstellan (1988), siehe oben. Analyzes were performed on an Agilent 6890 gas chromatograph coupled with an Agilent 5973 mass spectrometer. To identify the components, the mass spectra were compared with commercial and / or standard scientific mass spectrometric databases. A proprietary Perl script for data processing was used, followed by a Kruskal-Wallis rank sum test according to Siegel & Calstellan (1988), supra.
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Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Erzeugung von Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern mit vermindertem Pilzbefall, umfassend die Schritte: A method of producing maize plants, corn cobs and / or corn kernels with reduced fungal attack, comprising the steps of:
(i) Bereitstellen von Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern, wobei die Maispflanzen mindestens das Wachstumsstadium BBCH (Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft, Bundessortenamt und Chemische Industrie) Codierung 65 erreicht haben, wobei BBCH-65 durch eine Blüte der oberen und unteren Rispenäste und vollständig geschobene Narbenfäden charakterisiert ist,  (i) providing maize plants, corn cobs and / or maize kernels, the maize plants having reached at least the growth stage BBCH (Federal Biological Research Center for Agriculture and Forestry, Federal Plant Variety and Chemical Industries) Coding 65, whereby BBCH-65 by a flower of the upper and lower Panicle branches and completely pushed scarring threads is characterized
(ii) Testen der Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörner aus Schritt (i) auf mindestens zwei volatile organische Stoffe (VOCs) aus der Gruppe bestehend aus: Longifolen, α-Selinen, ß-Selinen, einem Sesquiterpen mit einem Kovatsindex von 1442, einem Sesquiterpen mit einem Kovatsindex von 1445, ß-Bisabolen und ß-Macrocarpen, wobei das Vorliegen der volatilen organischen Stoffe einen Pilzbefall anzeigt,  (ii) testing the corn plants, corn cobs and / or corn kernels of step (i) for at least two volatile organic compounds (VOCs) selected from the group consisting of: longifols, α-selins, β-seleins, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1442, a sesquiterpene with a Kovats index of 1445, β-bisabolites and β-macrocarps, the presence of volatile organic substances indicating fungal infestation,
(iii) (A) Behandeln der Maispflanzen aus Schritt (ii) mit Pilzbefall mit Spritzmittel(n), das/die gegen den in Schritt (ii) festgestellten Pilz wirksam ist/sind; oder (iii) (A) treating the corn plants from step (ii) with fungal infestation with spray (s) effective against the fungus found in step (ii); or
(B) Trennen von Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern aus Schritt (ii) mit Pilzbefall von denen ohne Pilzbefall, und (B) separating corn plants, corn cobs and / or corn kernels from step (ii) with fungal infestation from those without fungal infestation, and
(iv) Gewinnen von Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern aus Schritt (iii) mit gegenüber den in Schritt (i) bereitgestellten Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern vermindertem Pilzbefall.  (iv) recovering corn plants, corn cobs and / or corn kernels from step (iii) with reduced fungal attack compared to the maize plants, corncobs and / or corn kernels provided in step (i).
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Pilzbefall durch Fusarium spp. verursacht ist, insbesondere durch einen Pilz aus der Gruppe bestehend aus: Fusarium graminearum, Fusarium subglutinans, Fusarium verticillioides, und Mischungen davon, bevorzugt Fusarium graminearum und/oder Fusarium verticillioides.  2. The method according to claim 1, wherein the fungal attack by Fusarium spp. is caused, in particular by a fungus from the group consisting of: Fusarium graminearum, Fusarium subglutinans, Fusarium verticillioides, and mixtures thereof, preferably Fusarium graminearum and / or Fusarium verticillioides.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei auf mindestens ß-Selinen und ß- Macrocarpen getestet wird.  3. The method according to claim 1 or 2, wherein at least beta-selenium and beta-macrocarpene is tested.
4. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Messgerät zum Testen der volatilen organischen Stoffe ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Gaschromatographen (GC), Gaschromatographen gekoppelt mit Massenspektrometern (GC-MS), Ionen-Mobilitäts-Spektrometern (IMS), Starkfeld Ionenmobilitäts-Spektrometern mit asymmetrischer Wellenform (FAIMS, high-field asymmetric waveform ion mobility spectrometry), elektrochemischen Sensoren, elektrochemischen Sensor-Arrays, kolori metrischen Sensoren, und elektrischen Nasen. 4. Method according to one of the preceding claims, wherein the instrument for testing the volatile organic substances is selected from the group comprising: gas chromatographs (GC), gas chromatographs coupled with mass spectrometers (GC-MS), ion mobility spectrometers (IMS), Starkfeld Ion mobility spectrometers with asymmetric waveforms (FAIMS), electrochemical sensors, electrochemical sensor arrays, colorimetric sensors, and electric noses.
5. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Testen durch Ansaugen von Luft aus der Umgebung (Headspace) der Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörner in das Messgerät erfolgt und diese Luft auf volatile organische Stoffe getestet wird. 5. A method according to any one of the preceding claims, wherein the testing is done by aspirating air from the environment (headspace) of the maize plants, corn cobs and / or corn kernels into the meter and testing this air for volatile organics.
6. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei  6. The method according to any one of the preceding claims, wherein
die Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörner in Schritt (i) in Chargen oder in einem kontinuierlichen Verfahren bereitgestellt werden, wobei die Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern in Schritt (ii) chargenweise oder in einem kontinuierlichem Verfahren getestet werden; und  the corn plants, corn cobs and / or corn kernels are provided in step (i) in batches or in a continuous process, wherein the maize plants, corn cobs and / or corn kernels are tested in step (ii) batchwise or in a continuous process; and
wobei der Verfahrensschritt in (iii) das Trennen der befallenen und nicht befallenen Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern in Chargen umfasst, bei denen die jeweiligen volatilen organischen Stoffe detektiert/nicht detektiert werden; oder der Verfahrensschritt in (iii) das kontinuierliche Trennen von pilzbefallenen und nicht befallenen Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern umfasst.  wherein the step in (iii) comprises separating the affected and unaffected corn plants, corn cobs and / or corn kernels in batches in which the respective volatile organic substances are detected / not detected; or the process step in (iii) comprises the continuous separation of fungal infested and non-infested maize plants, corn cobs and / or corn kernels.
7. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Trennen von pilzbefallenen und nicht befallenen Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern mittels einer landwirtschaftlichen Maschine, bevorzugt mittels einer Erntemaschine, erfolgt.  7. The method according to any one of the preceding claims, wherein the separation of fungus-affected and unaffected maize plants, corncobs and / or corn kernels by means of an agricultural machine, preferably by means of a harvester takes place.
8. Verfahren zum Nachweis von Pilzbefall bei Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern, umfassend das Testen der Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörner auf mindestens zwei volatile organische Stoffe (VOCs) aus der Gruppe bestehend aus: Longifolen, α-Selinen, ß-Selinen, einem Sesquiterpen mit einem Kovatsindex von 1442, einem Sesquiterpen mit einem Kovatsindex von 1445, ß- Bisabolen und ß-Macrocarpen, wobei das Vorliegen der volatilen organischen Stoffe einen Pilzbefall anzeigt,  8. A method of detecting fungal infestation in maize plants, corn cobs and / or corn kernels, comprising testing maize plants, corn cobs and / or maize kernels for at least two volatile organic compounds (VOCs) selected from the group consisting of: longifolene, alpha-selenin, beta Selines, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1442, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1445, ß-bisabolene and ß-macrocarpene, wherein the presence of the volatile organic substances indicates a fungal infection,
wobei die Maispflanzen mindestens das Wachstumsstadium BBCH (Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft, Bundessortenamt und Chemische Industrie) Codierung 65 erreicht haben, wobei BBCH-65 durch eine Blüte der oberen und unteren Rispenäste und vollständig geschobene Narbenfäden charakterisiert ist; bevorzugt erfolgt das Testen der Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörner gemäß Schritt (ii) wie in einem der Ansprüche 1-5 definiert.  where the corn plants have reached at least the growth stage BBCH (Federal Biological Research Center for Agriculture and Forestry, Federal Plant Variety Office and Chemical Industry) Coding 65, whereby BBCH -65 is characterized by a flowering of the upper and lower panicle branches and fully pushed scar tissue; Preferably, the testing of maize plants, corn cobs and / or corn kernels according to step (ii) is as defined in any one of claims 1-5.
9. System zum Testen von Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern auf volatile organische Stoffe (VOCs), wobei das System ein Messgerät umfasst, das auf mindestens zwei volatile organische Stoffe aus der Gruppe, bestehend aus: Longifolen, α-Selinen, ß-Selinen, einem Sesquiterpen mit einem Kovatsindex von 1442, einem Sesquiterpen mit einem Kovatsindex von 1445, ß-Bisabolen und ß- Macrocarpene, kalibriert ist. 9. A system for testing maize plants, corn cobs and / or maize kernels for volatile organic compounds (VOCs), the system comprising a measuring device based on at least two volatile organic substances selected from the group consisting of: longifolene, α-selinin, beta Seleins, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1442, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1445, ß-bisabolene and ß-macrocarpenes, is calibrated.
10. System gemäß Anspruch 9, wobei 10. System according to claim 9, wherein
(i) das System auf einem landwirtschaftlichen Nutzfahrzeug, oder auf einer fahrbaren Drohne angebracht ist, wobei bevorzugterweise das System derart ausgestaltet ist, dass die Probennahme in der Nähe der Maiskolben erfolgt, oder (i) the system is mounted on an agricultural utility vehicle, or on a mobile drone, the system preferably being designed in such a way that sampling takes place in the vicinity of the corncob, or
(ii) das System in einer Sortieranlage angebracht ist, wobei die Sortieranlage Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörner sortiert, und wobei das Messgerät Messsignale an ein Steuerungselement übermittelt, welches die Sortieranlage steuert, sodass die Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörner mit Pilzbefall von denen ohne Pilzbefall getrennt werden. (ii) the system is installed in a sorting plant, the sorting plant sorting maize plants, corn cobs and / or maize kernels, and the measuring device sends measurement signals to a control element controlling the sorting plant so that the maize plants, maize cob and / or maize kernels of which are separated without fungal attack.
11. System gemäß Anspruch 9 oder 10, umfassend eine Kalibrierungseinheit, die eine Kalibrierlösung enthält, wobei die Kalibrierlösung eine erfindungsgemäße Mischung aus VOCs enthält und das System automatisch auf diese Kalibrierlösung zugreifen kann, um automatisch Kalibrierungsprozesse in geeigneten Abständen durchzuführen. A system according to claim 9 or 10, comprising a calibration unit containing a calibration solution, wherein the calibration solution contains a mixture of VOCs according to the invention and the system can automatically access this calibration solution to automatically perform calibration processes at appropriate intervals.
12. System gemäß einem der Ansprüche 9-11, wobei das Messgerät ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Gaschromatographen (GC), Gaschromatographen, gekoppelt mit Massenspektrometer (GC-MS), Ionen-Mobilitäts-Spektrometern (IMS), Starkfeld Ionenmobilitäts-Spektrometern mit asymmetrischer Wellenform (FAIMS, high-field asymmetric waveform ion mobility spectrometry), elektrochemischen Sensoren, elektrochemischen Sensor-Arrays, kolorimetrischen Sensoren, und elektrischen Nasen. 12. The system according to claim 9, wherein the measuring device is selected from the group consisting of: gas chromatographs (GC), gas chromatographs coupled with mass spectrometer (GC-MS), ion mobility spectrometers (IMS), high field ion mobility Asymmetric waveform (FAIMS) spectrometers, electrochemical sensors, electrochemical sensor arrays, colorimetric sensors, and electrical noses.
13. Verwendung des Systems nach einem der Ansprüche 9-12 zum Testen von Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern auf volatile organische Stoffe (VOCs) zum Nachweis von Pilzbefall, wobei die Maispflanzen mindestens das Wachstumsstadium BBCH (Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft, Bundessortenamt und Chemische Industrie) Codierung 65 erreicht haben, wobei BBCH-65 durch eine Blüte der oberen und unteren Rispenäste und vollständig geschobene Narbenfäden charakterisiert ist.  13. Use of the system according to any one of claims 9-12 for testing maize plants, corn cobs and / or corn kernels for volatile organic compounds (VOCs) for detecting fungal infestation, wherein the maize plants at least the growth stage BBCH (Federal Biological Research Center for Agriculture and Forestry, Bundessortenamt and Chemical Industry) coding 65, whereby BBCH-65 is characterized by a bloom of the upper and lower panicle branches and completely shifted scar threads.
14. Verwendung einer Kalibrierlösung umfassend mindestens zwei volatile organische Stoffe (VOCs) aus der Gruppe, bestehend aus: Longifolen, α-Selinen, ß-Selinen, einem Sesquiterpen mit einem Kovatsindex von 1442, einem Sesquiterpen mit einem Kovatsindex von 1445, ß-Bisabolen und ß-Macrocarpene, zur Kalibrierung eines Messgeräts zum Testen von Maispflanzen, Maiskolben und/oder Maiskörnern auf volatile organische Stoffe zum Nachweis von Pilzbefall, wobei die Maispflanzen mindestens das Wachstumsstadium BBCH (Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft, Bundessortenamt und Chemische Industrie) Codierung 65 erreicht haben, wobei BBCH-65 durch eine Blüte der oberen und unteren Rispenäste und vollständig geschobene Narbenfäden charakterisiert ist.  14. Use of a calibration solution comprising at least two volatile organic compounds (VOCs) from the group consisting of: longifols, α-selines, β-selines, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1442, a sesquiterpene with a Kovatsindex of 1445, β-bisabolites and β-macrocarpenes, for calibrating a measuring device for testing maize plants, corn cobs and / or maize kernels for volatile organic substances for detecting fungal infestation, the maize plants coding for at least the growth stage BBCH (Federal Biological Research Center for Agriculture and Forestry, Federal Office of Plant Varieties and Chemical Industries) 65, whereby BBCH-65 is characterized by a flowering of the upper and lower panicle branches and completely pushed scar threads.
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