第一项工作围绕基部辐鳍鱼类的基因组开展分析，研究陆生脊椎动物功能在更早期鱼类里的演化历史。陆生脊椎动物起源过程中伴随着两个重大适应性功能形态演化事件——鱼鳍演化为四肢及鳃式呼吸演化为肺式呼吸。研究发现调控四肢运动灵活性的基因功能元件在软骨鱼中已经出现，这些元件在真骨鱼中却特化丢失，但在现生基部辐鳍鱼和肉鳍鱼中保留下来，为四足动物的四肢演化提供了重要遗传创新基础。而肺的功能形态和遗传基础的起源同样可以追溯到所有硬骨鱼共同祖先，这一时期的“原肺”在多鳍鱼和肉鳍鱼类中继续演化成更为成熟的肺，而在大部分其他硬骨鱼中特化成鱼鳔。此外，陆生脊椎动物的出现也伴随着心肺系统从单循环到双循环的协同演化过程。在双循环系统演化中起到重要调节功能的基因元件也能从多鳍鱼甚至更远古的软骨鱼中找到，说明许多古老的基因调控网络为脊椎动物水生到陆生的演化提供了重要的遗传和功能创新基础（如图）。

　　第二项工作解析了肺鱼的全基因组序列，其高达400多亿对碱基（40 Gb）的基因组，是人类（3Gb）的十多倍，为迄今人类所测序的最大的基因组序列。为了高质量解析这一高度复杂的巨大基因组，项目组开发催生了两个应用于三代测序组装基因组的软件NextDenovo和wtbg.2.0，正在成为基因组学研究领域的通用软件，再次提升了我国在基因组学研究领域的基础影响力。对该基因组的分析发现，肺鱼超大基因组主要由其自身进化过程中LTR类转座子的大量扩增积累导致。肺鱼拥有5000多个超过1Mb的长基因，而人类只有91个。肺鱼最长基因长达18Mb，人类最长基因为2.8Mb。然而，肺鱼的这些超长基因表达水平与短基因和其他物种的同源基因相似，提示肺鱼进化出了高效转录这些超长基因的机制。结合组学和实验验证发现，脊椎动物从水生到陆生的演化经历了三步重要的遗传创新过程。空气呼吸能力和空气嗅觉的分子基础在硬骨鱼类共同祖先中已经出现，而真骨鱼则丢失了这一特性，属于更为特化的类群。肉鳍鱼的祖先中出现了更多呼吸相关基因和功能元件，使得它们的空气呼吸能力进一步加强。四足动物进化出了更多基因和功能元件，从而具备了完备的空气呼吸能力，成功摆脱水的桎梏。与四肢运动相关的功能也呈现渐进式创新的特点，四足动物的肱骨与基部辐鳍鱼的后鳍基骨为同源器官，桡骨则可能从肺鱼和四足动物祖先开始起源，五指则从四足动物开始起源。此外，研究还发现了大脑、心脏等多个器官在登陆过程中的遗传变异基础（如图）。

　　水生所研究员何舜平、昆明动物所研究员王文为这两篇论文的共同通讯作者，水生所副研究员杨连东为这两篇论文的共同第一作者，昆明动物所研究员张国捷为第一篇论文的通讯作者，水生所博士姜海峰为第一篇论文的共同第一作者，水生所为第一篇论文的第一完成单位。

基于基部辐鳍鱼和肺鱼比较基因组学研究阐明的脊椎动物水生到陆生的关键遗传创新