微生物的代谢活动对于元素的地球化学循环具有关键作用，其中酸性矿山废水（Acid Mine Drainage, AMD）便主要由具有铁硫氧化能力的微生物代谢活动而促成。全面了解极端酸性矿山废水中微生物群落的生态功能对于进行生物修复、生物浸矿等具有重要的理论意义。而分析微生物群落的代谢功能组成，需要对整个群落在结构和功能上有个完整的认知。本课题利用宏基因组技术加上高通量测序技术研究凡口铅锌尾矿酸性矿山废水的微生物群落，重新构建了群落中的11个物种的基因组草图，包括7种细菌，分别为一种β变形杆菌纲Ferrovum属微生物，一种α变形杆菌纲Acidiphillum属微生物，两种γ变形杆菌纲Acidithiobacillus属微生物，一种厚壁杆菌门Bacillus属以及两种硝化螺旋菌门的Leptospirillum属微生物，和4种古菌:一种属于泉古菌域，一种属于广古菌域以及两种属于纳古菌域。其中绝大多数为未培养菌，这些组分基本覆盖了该生境全部的物种组成。结合宏转录组技术研究微生物的原位表达能力，研究发现整个群落主要在基础代谢如氨基酸代谢、碳代谢、核苷酸代谢以及能量代谢中具有相对较高的表达活性，这主要由于在AMD寡营养的生态系统中，微生物必须通过有限的代谢途径不断合成有机物质、各种功能蛋白以及进行铁硫氧化获得能量来维持细胞的活性。另一方面，根据基因组注释结果发现群落中存在一系列抵抗重金属胁迫、酸胁迫以及胞内氧化胁迫的相关基因，这些特殊功能基因的存在使得微生物具有抵抗代谢活动中外界极端条件胁迫的能力，保证了微生物的存活。根据宏转录组比较发现古菌与其他细菌的差异在于基础代谢表达不显著，仅在一些遗传信息处理过程（Genetic Information Processing）以及一些氨基酸代谢表达方面表达显著，而在与氢离子胁迫的相关基因上与其他种群相比却具有较高的表达，说明古菌在低pH胁迫下有更好的适应性，可能原因在于古菌在进化过程中保留了最原始条件下抵抗氢离子胁迫的基因。最后基于功能注释，以其中丰度最高属于β变形杆菌纲Ferrovum属的一个未培养菌为对象，成功预测并构建了以碳氮硫等关键代谢途径为主的代谢网络；并提出其在AMD持续酸化过程中主要作用可能在于通过铁硫氧化降解矿物获得能量，导致pH持续降低，到一定阈值时，由于其抗酸基因表达并不强势，导致优势地位可能逐步减弱的假设。