1 湖南省农用微生物应用工程技术研究中心, 湖南省微生物研究院, 长沙 410009
2 湖南省烟草公司长沙市公司, 长沙 410011
3 湖南农业大学植物保护学院, 长沙 410128
短短芽孢杆菌(Brevibacillus brevis)X23可产生非核糖体肽类抗生素伊短菌素, 已被广泛用于植物病害的生物防治。伊短菌素合成基因簇中, edeB基因参与调控伊短菌素的合成积累。本研究利用基因同源重组技术, 以edeB基因作为外源基因的重组片段, 构建了原核表达载体pET28a-edeB, 转化至大肠杆菌BL21(DE)中进行诱导表达; 通过转录组测序检测edeB基因在短短芽孢杆菌不同培养时间(12、18、24、30和36 h)的转录时相。结果表明: edeB基因全长为771 bp, 编码256个氨基酸。聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)显示, 在分子质量为30 kD处有一条特异条带, 与生物信息学预测的EdeB蛋白的大小一致, 且EdeB蛋白主要以包涵体的形式存在。转录时相分析结果表明, edeB基因在各个培养时间点均有表达, 表达模式为先升高后降低, 且在30 h时表达水平最高。这些结果为进一步研究edeB基因调控伊短菌素合成积累的分子机制奠定了基础, 为短短芽孢杆菌高产伊短菌素菌株的构建提供了理论依据。
短短芽孢杆菌 edeB基因 原核表达 转录时相 转录组 Brevibacillus brevis edeB gene prokaryotic expression transcription profile transcriptome
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronic Engineering and Optoelectronic Technology, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing, China
2 MIIT Key Laboratory of Advanced Solid Laser, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing, China
With the increasing power of fiber lasers, single chirped and tilted fiber Bragg gratings (CTFBGs) cannot completely mitigate continuously enhanced system-excited stimulated Raman scattering (SRS). Although improving the loss rate of a single CTFBG or cascading multiple CTFBGs can provide better suppression of the stronger SRS, excessive insertion loss may cause significant attenuation of the output power. Confronting the challenge, we firstly present an SRS mitigation method based on a dual-structure fiber grating in this paper. The dual-structure fiber grating comprises a CTFBG and a fiber Bragg grating structure, which were designed and fabricated on a passive 25/400 double-clad fiber. To evaluate the performance of the grating, a 3 kW fiber master oscillator power amplifier laser is established. The experimental results demonstrate that the SRS mitigation rate of the grating is greater than 30 dB (99.9%), whereas the insertion loss is only approximately 3%, thus allowing for minimal deterioration of the output power. This solves the contradiction between high suppression rate and high insertion loss faced by CTFBGs, which in turn makes dual-structure fiber gratings particularly suitable for mitigating SRS in 3–5 kW high-power fiber lasers.
dual-structure fiber grating fiber optics component high-power fiber laser stimulated Raman scattering High Power Laser Science and Engineering
2023, 11(6): 06000e92
1 上海科技大学物质科学与技术学院，上海 201210
2 中国科学院上海应用物理研究所，上海 201800
3 上海科技大学大科学中心，上海 201210
4 中国科学院上海高等研究院，上海 201210
为解决硬X射线自由电子激光装置难以提供皮秒至纳秒区间时间分辨的问题，提出了面向目前在建的上海硬X射线自由电子激光装置分束延迟的系统设计。采用基于晶体衍射的延迟方法设计分束延迟光学系统，计算了延迟时间范围，模拟了系统光通量，搭建了一台样机并进行了光路对准实验。该设计采用空间分光方式，将入射脉冲分为两个部分，并通过路程差在二者之间引入时间延迟，具体的原理样机设计适用于光子能量在7~11 keV范围，最多能实现-15.4~503.3 ps的时间延迟。使用Shadow模拟了样机设计的光通量，两个分支光通量分别为33.54%和33.64%，符合1∶1的设计目标。使用绿光激光进行了样机的光路对准实验，证明该样机能使空间分光后的两束光重新复合，为后续X射线验证实验提供基础。该设计具有空间尺寸小、延迟范围大、入射能量和延迟时间连续可调的优点，为上海硬X射线自由电子激光装置的分束延迟系统研制提供参考。
光学设计与制造 分束器 X射线光学 自由电子激光 超快光学 时间延迟 激光与光电子学进展
2023, 60(1): 0122002
1 华北理工大学电气工程学院，河北 唐山 063210
2 唐钢国际工程技术股份有限公司，河北 唐山 063000
充分利用烧结机尾断面的火焰图像所蕴含的有效信息，利用随机森林算法对烧结状态进行短期预测，该算法在工程上具有可行性。为改善随机森林中重要性较低的属性对分类结果的影响，提出了一种基于概率决策的随机森林改进算法，实现对烧结机尾断面火焰状态的短期预测。首先，对300张烧结断面火焰图像进行统一预处理，将获得的10个图像几何特征作为输入量；其次，对提取到的10个图像几何特征进行K均值聚类和模糊C均值聚类，根据聚类结果的准确率赋予叶子节点处各个类别出现的概率；最后，实验验证了优化的随机森林算法能提高对烧结状态分类的准确性。
火焰图像 K均值分割 几何特征 随机森林 激光与光电子学进展
2022, 59(18): 1815018
合肥工业大学电子科学与应用物理学院光学工程系, 安徽 合肥 230601
设计了一种具有偏振滤波特性和保偏特性的空芯负曲率光纤 (HC-NCF), 并对其特性进行了分析。通过引入内包层管破坏常规 HC-NCF 的对称性, 使两个正交方向的基模和内包层玻璃管模式进行耦合, 从而增加两个偏振方向的折射率和损耗差异。进而对光纤双折射特性和损耗的影响因素进行分析, 包括内包层管的壁厚、内包层管的内直径和纤芯直径。结果表明, 当光纤纤芯直径和外包层管环内直径为 30 μm, 外包层和内包层管环壁厚分别为 1.116 μm 和 1.56 μm, 内包层管的内直径为 9 μm 时, 在 1.55 μm 波长处双折射达到 1.33×10-4，基模 x 偏振和 y 偏振方向的偏振消光比达到 4723 (36.7 dB)，并且偏振消光比大于 100 的带宽为 7 nm。 此外, 1.55 μm 波长处的最低损耗约为 0.03 dB/m。这种保偏 HC-NCF 可应用于对偏振敏感的光纤器件。
物理光学 负曲率光纤 双折射 限制损耗 偏振滤波 physical optics negative curvature fibers birefringence confinement loss polarization filter
1 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院上海高等研究院, 上海 201210
设计了一个以蓝宝石晶体作为布拉格反射镜构成的谐振腔系统,控制X光脉冲辐射束的状态以实现其在一个开放腔中的稳定传输,进而形成振荡。以两块平面晶体布拉格反射镜构成的开放稳定腔系统为模型,通过计算其传输矩阵和分析辐射束横向稳定性条件,得到了谐振腔中两块透镜的焦距和间距的关系。优化该谐振腔系统设计参数使之满足增益最大化条件,即辐射束瑞利长度ZR与电子束聚焦参数Zβ匹配。使用X射线追迹软件SHADOW进行光学追迹模拟。模拟结果显示,辐射束在整个谐振腔系统中传输的单程损耗小于20%,在谐振腔中振荡一个周期后的状态与初始状态虽然有所差异但仍可接受。模拟结果表明了该谐振腔系统光学设计参数的可行性。
光学学报
2022, 42(11): 1134017
1 华北理工大学电气工程学院，河北 唐山 063210
2 唐钢国际工程技术股份有限公司，河北 唐山 063000
烧结机尾断面火焰图像能够最直接有效地反映烧结终点的状态。充分利用火焰断面图像所蕴含的有效信息对烧结终点状态进行分类具有可行性及工程实际意义。提出一种K均值结合图像颜色特征的分类算法，实现对烧结机尾断面火焰烧结状态的分类。首先，对90张火焰图像进行预处理，在烧结机采集的320 m2断面图像上按分辨率30241700像素对红火区域进行统一裁剪，提取烧结核心区域。对裁剪图像进行K均值分割，并对K分别为2，3，4的分割图像进行比较，结果表明K为3时的分割结果可以较准确地将火焰的红火区分割出来。其次，由于分割后的图像仍存在其他非红火区域，为了准确地提取红火区的几何特征，进一步对红火区进行颜色特征提取，得到最终的红火目标区域分割图像。最后，将提取的目标图像几何特征作为数据集，采用fuzzy C-means（FCM）算法对烧结终点状态进行分类。与传统FCM算法的分类结果对比表明，所提火焰图像分类算法改善了分类效果。
火焰图像 K均值分割 几何特征 模糊聚类 激光与光电子学进展
2022, 59(2): 0228003
石油石化污染控制与处理国家重点实验室(长江大学), 湖北 荆州 434023
十四烷基二甲基苄基氯化铵(TDBAC)和脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)之间的相互作用, 能对复配水溶液中TDBAC紫外光谱的吸光度产生明显影响。 研究结果表明, 在TDBAC/AEO-9二元复配水溶液中, AEO-9不仅能明显增强TDBAC的吸光度, 还能明显地降低其表观临界胶束浓度(cmc), 当AEO-9从0分别增加到0.150和0.300 mmol·L-1时, TDBAC的cmc从1.901 mmol·L-1分别降至1.739和1.584 mmol·L-1。 在复配水溶液中, 按物质的量比1∶1加入β-环糊精(β-CD)后, TDBAC的吸光度有所增强, 当β-CD从0改变至0.800 mmol·L-1时, 0.800 mmol·L-1TDBAC的吸光度由0.259增加至0.270。 β-CD具有消除TDBAC/AEO-9复配溶液形成胶束的作用, 按物质的量比1∶1加入TDBAC和β-CD, 当AEO-9浓度为0, 0.150和0.300 mmol·L-1时, TDBAC在0.600~2.800 mmol·L-1范围内均不能形成胶束。 加入β-CD后, AEO-9对TDBAC的紫外光谱的干扰作用也显著减弱, TDBAC/AEO-9复配水溶液中TDBAC的回收率从86.3%~107.5%变化至101.9%~103.9%, 检测准确度显著提高。 job’s实验结果表明, 在TDBAC和β-CD所形成的包结物结构中, TDBAC与β-CD按物质的量比1∶1包结。 FTIR及TG-DSC结果进一步表明, 在水溶液中, 相比于形成胶束, TDBAC优先与β-CD形成包结物, 这正是β-CD降低AEO-9对TDBAC紫外光谱干扰的主因。
复配体系 β-环糊精 胶束 紫外光谱 Complex systems β-cyclodextrin Micelle UV spectra 光谱学与光谱分析
2021, 41(12): 3931
长春工业大学 材料科学与工程学院, 先进结构材料教育部重点实验室, 长春 130012
设计软磁复合材料(SMCs)的绝缘层要兼顾软磁性能和电阻率。本研究以Fe/Ni0.5Zn0.5Fe2O4复合体系为例, 研究界面MnO2氧化剂对样品软磁性能和电阻率的影响, 揭示提高软磁性能和电阻率的SMCs界面放电等离子烧结(SPS)氧化还原机制。采用球磨法制备添加0、0.1wt%、0.3wt%、0.5wt%和1.0wt% MnO2的核壳结构Fe@Ni0.5Zn0.5Fe2O4(MnO2)复合粉末, 随后SPS烧结制备Fe/Ni0.5Zn0.5Fe2O4(MnO2)块体SMCs样品, 通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)表征该样品的结构特征, 用精密电阻测试仪和振动样品磁强计测试该样品的电阻率和磁性能。研究发现, 添加0.5wt% MnO2的Fe/Ni0.5Zn0.5Fe2O4(MnO2)块体SMCs样品比未添加样品电阻率提高33.7%、饱和磁化强度提高6.9%。研究结果表明, SPS烧结增强SMCs界面快速氧化还原反应, MnO2氧化剂的添加使界面铁氧体离子浓度变化, 降低了B位电子跃迁频率, 提高有效波尔磁子数及B-B磁超交换作用, 表现出同时提高SMCs的软磁性能和电阻率的多重效应。
软磁复合材料 放电等离子烧结 界面反应 电阻率 磁性能 soft magnetic composite materials spark plasma sintering interface reaction resistivity magnetic properties
