茶树大面白叶绿体基因组特征、密码子偏好性及其系统发育分析

茶树大面白(Camellia sinensis cv.‘Damianbai’)在1985年被全国农作物品种审定委员会认定为国家品种,其起源以及与其他茶树品种之间的进化关系尚不清晰。以茶树大面白为试验材料,采用高通量测序技术对茶树大面白叶绿体全基因组进行测序、组装、注释,采用生物信息学软件对其叶绿体的基因组特征、系统发育和密码子偏好性进行分析。结果表明,茶树大面白叶绿体基因组全长157 129 bp,为典型的四分体结构,包括1个LSC区(86 687 bp)、1个SSC区(18 282 bp)和2个IR区(包括IRa和IRb,均为26 080 bp)。大面白叶绿体基因组共注释到135个功能基因,包括90个CDS基因;8个rRNA基因和37个tRNA基因。共检测到52个SSR和50个Longrepeat,SSR只有A/T单核苷酸重复序列,Longrepeat只存在正向重复和回文重复2种类型。茶树大面白叶绿体基因组密码子使用偏性主要受自然选择的影响,受内部突变压力的影响小。茶树大面白叶绿体基因有14个最优密码子(AAU、GAU、UGU、AAA、UAA、GCA、GCU、GGU、CCU、GUA、CGU、CUU、AGU、UCU)。茶树大面白与凤凰单丛茶白银(Camellia sinensis isolated Baiyin cultivar Phoenix Dancong Tea,OL690374)亲缘关系较近。本研究分析了大面白茶树叶绿体基因组序列特征及系统发育进化关系,为加强茶树大面白种质鉴定及其资源多样性的开发利用提供了参考依据。

基于时变互耦合双混沌系统的轻量级序列密码

文章针对资源受限的物联网环境下的数据加密传输问题,设计了一种基于时变互耦合双混沌系统的轻量级序列密码。以Tent和Arnold混沌映射为基础,通过引入累加器和耦合项,构造一种用于序列密码内部状态更新的时变双混沌系统,基于位操作,对密钥流输出部分进行设计。文章对算法的基本运算、参数、精度、实现方式和策略进行设计并在FPGA上实现,硬件资源消耗为2370个等效门,密钥流输出速率为1.68 bit/clk。分析表明,该密码具有良好的安全性和抗攻击能力,与ISO/IEC标准的轻量级序列密码相比,安全性、资源消耗和吞吐量均有显著优势。

基于区块链分级存储与国产商用密码技术的高校图书馆信息系统网络安全保障

为了提升图书馆信息系统网络安全保障能力,确保图书馆信息系统安全稳定运行,对数字图书馆信息系统面临的身份假冒、数据泄露、数据篡改、数据破坏、重要操作难以溯源等突出网络安全问题进行研究,提出了解决思路和方法,包括基于区块链分级存储实现图书馆信息系统数据存储安全,基于国产商用密码技术实现图书馆信息系统身份认证、数据加密保护、数据完整性保护、操作真实性和抗抵赖保护,对建设完善有效的图书馆信息系统网络安全整体保障体系、提升图书馆信息系统网络安全保障能力具有指导意义。

基于国产密码的水利自动化控制系统现场总线信道加密方法研究

针对水利自动化控制系统现场总线信道加密的局限,提出基于国产密码的水利自动化控制系统现场总线信道加密方法研究。通过选用国产密码并采用组合方式,克服了加密范围的限制,提高了加密速率,构建的加密模型通过解密验证实现高效加密。测试结果表明:相较于传统方法,此次所设计的国产密码水利自动化控制系统现场总线信道加密方法的加密速率更高,效果更佳,具有实际应用价值。

商用密码在基于北斗卫星系统的野外作业人员安全保障系统中的应用

商用密码作为一种安全可靠的加密技术,可以有效地保障北斗卫星系统中的信息安全。文章主要探讨了商用密码在基于北斗卫星系统的野外作业人员安全保障系统中的应用,包括商用密码的体系结构、加密算法、安全策略以及实际应用案例。

拉萨市融媒体中心高清电视播出系统密码应用建设安全设计与实现

本文对拉萨市融媒体中心高清电视播出系统的现状、密码应用需求进行了分析,从物理和环境安全、网络和通信安全、设备和计算安全、应用和数据安全、安全管理安全等层面,介绍该系统密码建设整改方案。

基于商用密码应用的不动产统一登记信息系统建设及思考——以宁夏回族自治区为例

宁夏不动产统一登记信息系统是全国第一批“省级大集中”建设的不动产登记信息系统,随着数据的不断汇集,数据存储和网络传输存在大量的个人隐私数据泄露风险及网络非法入侵风险。本文探讨了基于商用密码应用的信息系统改造,从信息系统密码应用基本要求进行安全风险分析,总结了技术框架、系统架构及部署方案。最终所建设的信息系统通过了商用密码应用安全性评估,实现不动产登记信息在互联网、电子政务外网及自然资源业务专网3套网络中加密传输及应用,对提高系统信息安全风险防范能力、保护人民群众不动产信息安全具有重要意义。

基于B/S架构的密码改造管理系统的设计与实现

本文为提高公安行业商用密码应用安全性评估的推进效率,针对行业特点和密码改造痛点,设计并实现了一款面向公安行业的密码改造管理系统。该系统采用B/S架构,通过管理和技术手段的结合,帮助公安机要部门全面、实时地掌握所有警务系统的密码改造进展和状态,并支持对密评合规状态进行技术验证,确保结果的真实性。同时与公安行业内的管理风格与制度相结合,采用打分评比、战绩揭榜等方式进一步提高系统密改的积极性,最终提升警务系统国产密码应用和保障水平。

基于SM2密码体系的电力监控系统设计与实现

SM2密码体系是一种基于椭圆曲线密码学(Elliptic Curve Cryptography,ECC)的公钥加密标准,主要用于信息的加密和数字签名。该算法具有较高的安全性和较低的计算复杂度,适合于资源受限的环境。随着信息技术的发展,电力监控系统的数据安全和信息保密成为重要的研究领域。电力监控系统负责实时监控和管理电力设备的运行状态,确保电力供应的安全与稳定。在系统中引入SM2密码体系能够提升数据传输和存储过程中的安全性,防止数据被非法访问和篡改。文章围绕基于SM2密码体系的电力监控系统的设计与实现展开讨论,先介绍SM2密码体系的基本原理,进而详细阐述基于该密码体系的电力监控系统设计,包括系统架构设计、安全模块设计以及关键技术应用等。

基于统一密码服务平台的政务信息系统密码应用

密码技术是保障网络与信息安全的核心技术。政务信息系统是关系国家安全、社会稳定和国家经济命脉的重要系统,需要全面应用商用密码技术和产品,覆盖身份认证、数据加密、访问控制、完整性保护和抗抵赖性等诸多环节,构建基于商用密码技术的网络安全防护体系,分析政务信息系统密码应用现状,提出基于统一密码服务平台构建政务信息系统的方案,分析系统的总体架构,并研究基于统一密码服务平台的政务信息系统具体密码应用,以期为相关人员提供参考。

“双碳”目标下“新型电力系统安全与密码学”课程建设探析

“双碳”目标是我国应对环境危机提出的新方向。新型电力系统是电力行业作为碳排放重头行业为推动能源转型打造的支柱项目,其网络安全的保障至关重要。“新型电力系统安全与密码学”作为全校选修课程,其课程建设面临着教学内容、模式、评价以及总结等多重挑战。文章从“双碳”目标出发,对课程建设工作进行了深入探析,目的是使学生经过课程学习后能深入理解“双碳”理念,结合新型电力系统学习到密码技术及其应用知识,为推动能源结构向绿色转型以及电力信息安全系统建设等方面的人才储备工作打下坚实的基础。

基于自动化技术的程序账号密码管理系统设计与实现

引言基于自动化技术的程序账号密码管理系统是一种旨在提高安全性和便利性的解决方案。通过该系统,用户可以安全地存储和管理各种账号和密码信息,避免使用弱密码或重复密码的风险。该系统通常包括加密存储、自动生成强密码、定期更改密码、多因素身份验证等功能,以确保用户数据的安全性。通过自动化技术,用户可以轻松访问其账号信息,同时系统可以自动检测和应对潜在的安全威胁,提高整体安全性。设计和实现系统时应考虑用户友好性、数据加密、安全性措施等方面因素,以提供全面且可靠的账号密码管理解决方案。

基于国产密码的地震预警服务系统防篡改框架设计与应用

地震预警服务系统是地震预警系统的重要组成部分,是网络安全的重点防护目标和对象。由于地震预警信息影响广泛,需要保证其真实性、完整性及服务的高时效性,为此设计一种基于国产密码算法的地震预警服务系统防篡改框架,使用数字证书和协同签名技术,对身份鉴别和消息完整性校验过程进行优化,使得密码算法的时间消耗足够小。设计完成后,上述操作消耗的时间小于0.2 s,兼顾了地震预警信息的安全性和高时效性。

5G网络切片技术在密码系统中的应用研究

随着ICT融合趋势愈演愈烈,传统的密码应用模式已经适应不了当前信息技术的发展,以5G网络为代表的新型信息系统对密码应用的要求与密码对外提供服务能力之间的矛盾日益显著,迫切需要在密码对外提供服务的模式上进行革新,以满足当前和未来的应用需求。作为5G关键技术之一的网络切片技术的出现和应用,正好为解决这一矛盾带来了契机。通过对网络切片技术的理解和应用,提出密码系统虚拟化切片概念,并给出相应的应用场景解决方案,最后给出了在密码系统虚拟化切片间的安全隔离、控制面差异化安全防护、用户面差异化安全防护以及管理面差异化安全管理等方面各种试验验证的结果,证明了方案的优势,为5G网络切片技术在密码系统中的应用提供了理论支撑。

基于Paillier和ElGamal算法的双层同态密码系统

当今各种各样的网上服务和线上服务为人们提供诸多的便利,诸如电子政务、网上银行、电子投票等线上系统也早已为人们广泛使用。今年来频发的网络安全事件警示着我们网络通信的安全风险不断增多,确保安全的网络通信的各种努力尤为必要。但是,当前主流的加密放在执行加解密操作时,由于原文的明文被暴露而造成信息泄露的发生。针对这一情况,设计一种在不知道原始明文的情况下对用户加密数据进行操作的加密方法很有必要。文章介绍的双层加密方法在非对称加密之后采用Paillier和ElGamal算法的双层密码系统。文章提出的安全加密方法经实验证明能够取得较好的效果,信息加密被泄露的风险大大降低。其中,Paillier密码系统采用加法同态的方法,常用于电子商务等领域。ElGamal方法确保被Paillier加密的数据得到充分的保护,从而实现双层加固加密系统。

基于商用密码的新能源集控系统内生安全研究

新能源集控系统跨地域部署,点多面广,面临来自网络空间的不确定性动态攻击风险。利用模糊层次分析法分析新能源集控系统的安全风险。针对非法遥控、非法访问等高危安全风险,从内生安全角度研究系统安全防护方法,提出国产密码技术与DL/T 476—2012规约深度融合方法,用于远程数据通信,并对数据验签、解密失败行为进行安全审计,根据审计结果屏蔽恶意攻击。在数据加密过程中,提出基于Linux随机数生成器(LRNG)的“一次一密”SM4秘钥生成方案,降低了秘钥泄漏风险。编写的程序搭建实验环境对所提方法进行验证,验证结果表明所提方法是可行有效的。

森林茶园古茶树大理茶叶绿体基因组密码子偏好性及系统发育研究

大理茶(Camellia taliensis)是古茶林森林茶园的重要茶种之一,参与了大叶茶的起源驯化。为了解大理茶叶绿体基因组密码子偏好性,探讨影响密码子偏好性形成的因素,对其进行了中性绘图分析、ENC-plot、PR2-plot分析,并寻找最优密码子。结果表明,大理茶叶绿体54条编码序列(CDS)的GC含量为37.68%,GC_(1)、GC_(2)的含量分别为46.44%、39.77%,高于GC_(3)(27.67%),说明其叶绿体基因组密码子末位碱基偏好以A、U结尾;有效密码子数ENC范围为35.64~56.67,平均值为46.1,表明其密码子偏好性较弱;中性绘图分析、ENC-plot分析和PR2-plot偏倚分析表明,影响大理茶叶绿体密码子偏好性的主要因素是自然选择;有11个密码子被确定为最优密码子。虽然基于matK基因和CDS序列构建的茶组植物系统发育树显示的拓扑结构有所不同,但所有树型均显示大理茶与秃房茶聚为一支,且是栽培茶的近缘种。本研究为解析大理茶的遗传进化,系统发育提供了基础,为大理茶重要农艺性状改良提供了科学依据。

马家柚叶绿体基因组特征及其密码子偏好性分析

【目的】为了明确马家柚叶绿体基因组结构特征及其与同属类群的系统发育关系,阐明马家柚在柑橘属中的分类地位,对马家柚叶绿体基因组的特征及其密码子的偏好性进行分析。【方法】采用DNBSEQ-T7测序平台对马家柚进行测序,采用Noveplastys、CAP3、GeSeq和tRNAscan-SE软件对马家柚叶绿体基因组进行组装、注释;采用CGViewServer、MISA、REPuter、CodonW、Gview、IRscope、NADnaSP6.0软件对马家柚叶绿体基因组特征进行分析;采用MAFFT 7.0和FastTree 2.1.10软件对马家柚及其85个同科种和山小橘属3个外群种叶绿体基因组进行序列比对和建树。【结果】马家柚叶绿体基因组全长160186 bp,包括1个大单拷贝(LSC)区、1个小单拷贝(SSC)区和2个反向重复(IR)区,为典型闭合环状双链结构。马家柚叶绿体基因组共注释到133个功能基因,包括88个编码蛋白(CDS)基因、8个核糖体RNA(rRNA)基因和37个转运RNA(tRNA)基因。马家柚叶绿体基因组共检测到79个简单序列重复(SSR)和34个长序列重复(Longrepeat)。马家柚叶绿体基因组非编码区的变异程度高于基因编码区,LSC区的变异性>SSC区>IR区,SC/IR边界较为保守。马家柚叶绿体基因组平均ENC值为48.02,密码子偏好性较弱。马家柚叶绿体基因组密码子使用偏好性主要受自然选择的影响,受内部突变的影响小。马家柚叶绿体基因有10个最优密码子(AAU、UGU、AAA、UUU、GCU、GGA、CCA、ACU、CGU、AGU),均以A、U结尾。马家柚与西双版纳东试早柚(KY055833,来源地:云南)、日本夏橙(ON193075,来源地:韩国)、福建六月早蜜柚(MT527726,来源地:福建)、福建琯溪蜜柚(MN782007,来源地:福建)有亲缘关系。【结论】马家柚是一个柑橘属中较为独特的品种,该研究结果为进一步研究马家柚的遗传资源、物种资源鉴定和系统发育分析提供了理论依据。

‘怀玉山’高山马铃薯叶绿体基因组特征及密码子使用偏好性分析

【目的】分析‘怀玉山’高山马铃薯Solanum tuberosum var.cormosus‘Huaiyushan’叶绿体基因组特征及密码子使用偏好性,为开展‘怀玉山’高山马铃薯叶绿体基因组密码子优化、叶绿体基因组改造,探索物种进化和增加外源基因表达等研究提供参考依据和理论基础。【方法】采用高通量测序技术对‘怀玉山’高山马铃薯叶绿体基因组进行测序,并利用生物信息学分析软件对组装和注释后的叶绿体基因组进行结构、基因组成及密码子偏好性分析。【结果】‘怀玉山’高山马铃薯叶绿体基因组大小为155296 bp,为经典的4段式结构。大单拷贝区(LSC)、小单拷贝区(SSC)和反向重复区(IR)长度分别为85737、18373、25593 bp,总鸟嘌呤和胞嘧啶所占的比例(GC比例)为37.88%,共注释出133个基因,包含87个编码区(CDS)基因、37个tRNA基因、8个rRNA基因和1个假基因。‘怀玉山’高山马铃薯叶绿体基因组中共检测到38个简单重复序列位点(SSR位点,36个单碱基重复和2个双碱基重复)和32个长重复序列(16个正向重复和16个回文重复)。‘怀玉山’高山马铃薯叶绿体基因组核苷酸多样性为0-0.13927,高变区主要分布在大单拷贝区和小单拷贝区,大单拷贝区trnL-UAA-trnF-GAA、cemA、rps12-exon1-clpP1、clpP1基因变异率最高,小单拷贝区rpl32-trnL-UAG、ycf1基因变异率最高。‘怀玉山’高山马铃薯叶绿体基因组87个CDS基因的平均有效密码子数(ENC)为47.29,ENC>45的基因有60个,密码子偏性较弱。‘怀玉山’高山马铃薯叶绿体基因组密码子偏好以A、U结尾,使用偏性很大程度上受自然选择的影响,而受突变压力的影响小。CGU、AAA、CUU、GUU、GGA、GUA、GGU、UCA、GCU、CCU为‘怀玉山’高山马铃薯叶绿体基因组的10个最优密码子。【结论】‘怀玉山’高山马铃薯与马铃薯栽培种S.tuberosum‘Desiree’亲缘关系较近。

无叶假木贼叶绿体基因组特征系统发育及密码子偏好性分析

[目的]分析无叶假木贼叶绿体基因组结构特征,阐明假木贼属在藜科中的分类地位,进一步探究其密码子偏好性和确定最优密码子。[方法]基于CTAB法从无叶假木贼幼嫩同化枝中提取总DNA;通过Illumina Genome Analyzer HiSeq 2000高通量测序平台进行测序;使用GetOrganelle和Plann对叶绿体基因组序列进行组装和注释;利用MISA对叶绿体基因组中简单重复序列(SSR)进行分析;使用MAFFT v.7.450和IQTREE v.2.1.1软件进行多序列比对、构建最大似然法(Maximum likelihood,ML)系统进化树;使用DnaSP 6.0软件计算核苷酸多态性值;通过CUSP和Codon W 1.4.2软件进行密码子偏好性研究。[结果]无叶假木贼叶绿体基因组全长为154084 bp,包括1个大单拷贝区(LSC,85124 bp)、1个小单拷贝区(SSC,18934 bp)、1对反向重复序列(IRa和IRb,25013 bp)。共注释到132个基因,包含83个蛋白编码基因,8个rRNA基因,37个tRNA基因和4个假基因。SSR位于基因间区的数量最多(70.4%),单碱基(A/T)重复类型SSR数量最多。系统发育树的最优构树模型为TVM+F+R3,藜科划分为4个聚类组,其中,无叶假木贼与梭梭属和猪毛菜属亲缘关系最近。trnS-trnG(exon1)、ndhF-rpl32、rpl32-trnL、rps16(exon1)-trnQ和ycf1是高核苷酸多态性区域。共确定20个最优密码子(UUU、UAU、UGU、CAU、UCU、UCA、UUA、CUU、CCU、AGA、GAA、ACU、ACA、AAU、GAU、AAA、GUU、GCU、GGU、CAA),均以A/U结尾,密码子使用偏好性主要受自然选择影响,突变等影响因素对其影响较弱。[结论]无叶假木贼叶绿体基因组结构保守,呈典型的四分体结构。在藜科的系统发育中,无叶假木贼与梭梭属和猪毛菜属亲缘关系最近。鉴定的高变区和SSR位点可用于藜科属间物种的分子鉴定。无叶假木贼叶绿体基因组密码子偏好以A/U结尾,确定的20个最优密码子有助于其外源密码子的优化。研究结果可为无叶假木贼分子标记开发、系统进化及叶绿体基因工程研究提供参考。