酸性矿山废水（acid mine drainage,AMD）是由硫化矿物长期暴露于地表氧化产生,具有强酸性,金属含量高等特点。相对于酸水中的原核生物,真核生物的研究较为薄弱。光合藻类是很多酸性环境的初级生产者,可以作为硫酸盐还原菌的碳源修复酸性矿山废水。因此,它们在酸性生态环境中发挥着不可或缺的作用。为了理解嗜酸藻类在极端酸性环境中的代谢功能及适应机制,本论文以分离得到的一株嗜酸衣藻为研究对象,对其进行了基因组学与转录组学分析。具体研究结果如下:（1）从安徽某铁矿酸性矿山废水中分离纯化出了一株光合藻类,经18S rRNA基因测序和系统发育学分析,确定其为嗜酸衣藻,命名为Chlamydomonas sp.1710。该衣藻最适生长pH为3.0,最适生长温度在10²0℃之间,最适光强为180μE m^-2 s^-1。（2）Chlamydomonas sp.1710以信号转导为主的通路中,通过合成热休克蛋白（HSP）来抵御重金属。藻类通过生成谷胱甘肽（GSH）来促进植物螯合肽（PCs）合成,抵抗高浓度金属毒性。该藻基因组中有丰富的脂肪酸去饱和酶（ADS3）、Aldo/keto还原酶家族蛋白（AKR4C9）和阳离子转运ATP酶（HMA4）、DNA修复蛋白（UVH1）的编码基因,这些基因的的高效表达可以帮助嗜酸衣藻适应极端环境。（3）Chlamydomonas sp.1710对金属有很强的耐受性,在含有500 mg/L Al³⁺的培养基中生长速度高于空白组。转录组学分析表明,该藻可以在500 mg/L Al³⁺中高效表达3-磷酸甘油醛脱氢酶（GAPB）和Aldo/keto还原酶家族蛋白（AKR4C9）,用以消除Al³⁺对细胞的危害。（4）在500 mg/L Al³⁺的培养条件下,V型质子ATP酶（VHA）的表达比空白组高,阳离子转运ATP酶（HMA4）、ATP酶偶联离子跨膜转运蛋白（PAA1）以及活性离子跨膜转运蛋白（AHA2）只在500 mg/L组中出现,这些酶都可以结合重金属离子。由于Al³⁺的增加,这些耐金属基因被表达。（5）在氧化磷酸化通路的复合体Ⅴ中,500 mg/L组检测到可与金属结合的蛋白的种类多于对照组,其中F型H⁺ATP转运酶α亚基和γ亚基（ATP5A;ATP5C1）,V型H⁺ATP转运酶亚基B（ATP6B）均可对重金属胁迫做出响应。光合作用中,可产生ATP的F型H⁺-ATP合成酶a亚基和c亚基（ATPF0A;ATPF0C）仅在500 mg/L表达。另外在乙醛酸和二羧酸代谢中,可应对重金属胁迫谷氨酰胺合成酶（GLN1-3）仅在500 mg/L样品中被表达。