比较宏基因组学可以从序列组成水平（GC含量和基因组大小）和物种多样性及功能组成水平两方面对不同微生物群落进行研究。地热微生物生态系统对于研究微生物群落在环境因子（温度和pH值）影响下群落结构如何变化及群落结构对功能潜能影响提供了一个理想的研究系统。本研究从公共数据库收集到地热环境相关的全基因组测序数据28份和16S rRNA基因的焦磷酸测序数据165份，温度范围在7.5-99℃，pH范围在1.8-9.0之间。并分析了环境因子（温度和pH值）与地热环境微生物群落组成（GC含量分布、基因组大小分布、群落古菌和细菌多样性等）之间的关系，以及地热环境不同的物种组成与其功能潜能之间的关系。　　本研究采用了目前被广泛认为是计算生物Alpha多样性的最好的Hill number方法，对细菌和古菌多样性与环境因子的关系分别进行了分析。结果表明中碱性地热环境细菌群落的Hill number Rarefaction Alpha多样性随温度变化呈现先升高后下降趋势。而古菌群落的Alpha多样性与温度关系并未呈现上述趋势。pH对地热环境细菌群落的Hill number Rarefaction Alpha多样性有显著影响。我们进一步将温度分为:0-20℃，20-30℃，30-40℃，40-50℃，50-60℃，60-70℃，70-80℃，80-100℃。将pH按1.0的间隔分为:1.5-2.5，2.5-3.5，3.5-4.5，4.5-5.5,5.5-6.5,6.5-7.5，7.5-8.5，8.5-9.5。进而比较不同温度和pH间隔内微生物群落基因组大小分布和GC含量分布差别。分析结果表明pH和温度对地热环境微生物群落基因组大小分布和GC含量分布有显著影响。其中极端环境(高温低pH)几乎没有大基因组物种，基因组较小的物种更适宜极端环境。GC含量一般与基因组稳定性有关，一般假设高温低pH的环境下GC含量普遍要高。但是在本研究中GC含量分布并没有发现上述趋势，有待于进一步分析。　　对28份地热环境全基因组数据进行KEGG功能聚类分析，结果表明具有相似物种组成的微生物群落功能能够聚类到一起，这说明地热微生物群落的功能与温泉主要群落类型（即物种组成）有关。进一步对三类群落（产水菌门为主导、古菌为主导和光合细菌为主导）KEGG功能注释第二层次进行差异分析，结果发现以古菌为主导群落主要在碳水化合物代谢，蛋白质折叠、分类和降解等方面基因所占比例明显高于另外两类群落。而在细胞生长与死亡，细胞运动，多糖生物合成和代谢，复制和修复，信号转运，脂代谢，环境适应和膜转运等方面明显低于另外两类群落。　　本课题从一个综合的角度对地热环境微生物群落进行比较宏基因组学研究，结果表明细菌群落Alpha多样性随温度变化呈先升高后降低趋势;环境因子（温度和pH值）对微生物群落基因组大小分布和GC含量分布有显著影响;古菌为主导群落普遍在高温低pH环境下存在，其功能潜能与其它类型群落不同。该研究增进了人们对极端环境生命的了解。