我国是磺胺类抗生素（Sulfonamides,SAs）生产和使用大国。排放到环境中的SAs对生态环境造成了不良影响,其选择压力作用还会诱导抗生素抗性细菌的形成,对人类与环境健康造成潜在威胁。因此,寻求高效深度矿化SAs的方法具有重要的意义。目前已报道的SAs生物降解产物普遍矿化程度低、存在反转途径,无法彻底去除SAs。尽管近年来发现的由降解基因簇sad ABC调控的SAs好氧降解途径在矿化程度上有所提升,但仍存在氮杂环产物稳定积累问题,阻碍了SAs的彻底矿化。此外,大量已分离纯菌均不具备完全矿化SAs能力的事实,暗示着SAs的彻底矿化仅依靠单个菌株是不现实的,至少还有氮杂环产物降解菌亟待挖掘,甚至需要多物种相互作用实现SAs的完全矿化。活性污泥微生物由于长期暴露在SAs的选择压力下,能够驯化出具有SAs深度矿化能力的功能微生物菌群。通过以哈尔滨文昌污水处理厂的活性污泥为接种源,以磺胺甲噁唑（Sulfamethoxazole,SMX）作为唯一碳源和能源,获得了具有不同降解分工的富集液S1与S2,两者可分别于13.5 h和12 h内将50mg/L的SMX完全转化为等摩尔当量的氮杂环产物3-氨基-5-甲基异噁唑（3-amino-5-methylisoxazole,3A5MI）。当3A5MI的积累量达到最大值后,富集液S1与S2的降解效能发生显著差异,富集液S2始终稳定积累3A5MI,而富集液S1中3A5MI浓度逐渐降低直至消耗完全。这也导致了两者在总有机碳（TOC）去除方面的显著差异。在50 h,富集液S2最终TOC去除率为63.00±1.14%,而富集液S1的TOC去除率高达100%,实现了SMX的彻底矿化。另外,通过将碳源由SMX切换为3A5MI,从SMX矿化富集液S1中抽提到了3A5MI矿化富集液A。在具有不同SMX降解功能分工的富集液基础上,分离培养了两株核心降解菌Paenarthrobacter sp.P27与Nocardioides sp.N27,其功能地位具有重要性与唯一性:菌株P27是富集液中唯一能氧化断裂SMX分子结构中C-S-N键（SAs深度降解的起始关键步骤）,并以断键后的苯环侧产物作为唯一碳（氮）源与能源的细菌;而菌株N27是唯一能直接利用氮杂环产物3A5MI作为唯一碳（氮）源与能源的细菌。通过对比双菌（P27与N27）共培养与富集液S1在降解效能上的差异,暗示了间接降解菌（利用SMX降解过程中产生的小分子中间产物进行生长繁殖的细菌）对于实现SMX彻底矿化的必要性。富集液S1在50 h可达到100%的矿化率,而双菌共培养体系在90 h的矿化率仅为75.71±1.31%。由核心降解菌与间接降解菌组成的活性微生物菌群是实现SMX彻底矿化的关键功能单元,它们之间直接或间接的正相关相互作用也直接或间接地促成了SMX的彻底矿化。通过微生物群落结构演替分析,初步鉴定了7个SMX苯环一侧的间接降解菌属（Simplicispira、Sphingobium、Hydrogenophaga、Rhizobium、Achromobacter、Alicycliphilus以及Acidovorax）,与7个3A5MI间接降解菌属（Acidovorax、Simplicispira、Sphingobium、Alicycliphilus、Chryseobacterium、Pedobacter、Diaphorobacter）以及1个3A5MI间接降解菌科（Chitinophagaceae）。将不同菌属的相对丰度变化与对应时期的3A5MI降解动力学系数进行Pearson相关性分析发现,鞘脂菌属Sphingobium（r=0.5965,P=0.0005）和食酸菌属Acidovorax（r=0.8453,P<0.0001）与3A5MI降解速率的加快存在显著正相关性,Nocardioides、Sphingobium和Acidovorax三纯菌复配实验进一步验证了该相关性。另外,稳定性同位素核酸探针技术鉴定到了9个重要的OTUs,它们具有同化SMX苯环上C原子的能力。基于活性微生物的鉴定和分子生态网络分析,揭示了活性微生物间在长时间SAs选择压力下保留下来的正相关互作模式。