酸性矿山废水是暴露于大气中的含硫废矿石氧化分解而形成的特殊生态环境,含有高浓度的重金属离子和硫酸根离子,其主要特点是强酸性,被认为是极端环境的重要代表之一。近年来,微生物逐渐被用于酸性矿山环境修复,也因此开展了相关工作,并且有研究发现酸性矿山废水微生物合成的次级代谢产物可用于新药研发。因此挖掘酸性矿山废水微生物以及相关的次级代谢产物生物合成基因簇,具备较大的理论意义和实用价值。本研究通过生物信息学方法分析了14种不同矿物类型的186份酸性矿山废水样品的宏基因组数据,完成了1,670个质控合格的宏基因组组装基因组,发现多金属矿中的微生物多样性相对较高。不仅发现了已经在环境修复中应用的Desulfobacula、Desulfotomaculum、Desulfosporosinus和Thermodesulfobium等微生物,而且还发现了参与环境修复过程的Acidithiobacillus ferrivorans、Acidithiobacillus thiooxidan、Acidithiobacillus ferrooxidans等微生物。此外,还有91.8%的基因组可能属于尚未被分离培养的微生物,这些未被分离培养的微生物中也可能存在潜在的环境修复相关的资源。在宏基因组组装基因组基础之上,进一步分析挖掘得到了37类2,545个次级代谢产物生物合成基因簇。不同的酸性矿山废水环境中微生物的次级代谢产物生物合成基因簇具有一定的特点,例如,铅锌矿中的Bacillus velezensis微生物中包含9类36个次级代谢产物生物合成基因簇,多金属矿中的Nocardia sp3123685微生物有10类48个次级代谢产物生物合成基因簇。此外,87.4%的次级代谢产物生物合成基因簇属于新发现的基因簇,主要分布于多金属矿、铜矿、铅锌矿、锑矿中,这些矿物类型中新发现的基因簇可能蕴藏未知的极端环境特有的天然产物,可供进一步药物研发或者其他研究参考。