Many hemimetabolous insects produce their own cellulase enzymes from the glycoside hydrolase family 9, first observed in termites and cockroaches. Phasmatodea have multiple cellulases, some of which are multifunctional and can degrade xylan or xyloglucan. To discover when these abilities evolved, we identified cellulases from the Polyneoptera sampled by the 1000 Insect Transcriptome and Evolution (1KITE) project, including all cockroach and termite transcriptomes. We hoped to identify what role enzyme substrate specificities had in the evolution of dietary specification, such as leaf‐feeding or wood‐feeding. Putative cellulases were identified from the transcriptomes and analysed phylogenetically. All cellulases were amplified from an exemplar set of Polyneoptera species using rapid amplification of cDNA ends PCR and heterologously expressed in an insect cell line, then tested against different polysaccharides for their digestive abilities. We identified several multifunctional xyloglucanolytic enzymes across Polyneoptera, plus a large group of cellulase‐like enzymes found in nearly all insect orders with no discernible digestive ability. Multifunctional xylanolytic cellulases remain unique to Phasmatodea. The presence or absence of multifunctional enzymes does not impact dietary specification, but rather having multiple, multifunctional cellulase genes is an ancestral state for Polyneoptera and possibly Insecta. The prevalence of multifunctional cellulases in other animals demands further investigation.

中文翻译：

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多功能纤维素酶是聚翅目中的祖先。

许多半代谢昆虫从糖苷水解酶家族9中产生自己的纤维素酶，首先在白蚁和蟑螂中观察到。噬菌体具有多个纤维素酶，其中一些是多功能的，可以降解木聚糖或木葡聚糖。为了发现这些能力何时演化，我们从1000个昆虫转录组和进化（1KITE）项目取样的多翅目中鉴定了纤维素酶，包括所有蟑螂和白蚁转录组。我们希望确定酶底物特异性在饮食规范（例如叶饲或木饲）演变中的作用。从转录组中鉴定出假定的纤维素酶，并进行系统发育分析。使用快速扩增的cDNA末端PCR，从一组新翅目物种中扩增所有纤维素酶，并在昆虫细胞系中异源表达，然后针对不同的多糖测试其消化能力。我们在整个新翅目中发现了几种多功能的木葡糖醛酸分解酶，以及在几乎所有昆虫目中都没有发现的消化能力的一大类纤维素酶样酶。多功能木聚糖分解纤维素酶对噬菌体仍然是唯一的。多功能酶的存在与否不影响饮食规格，而是具有多个多功能纤维素酶基因是多翅目和可能昆虫纲的祖先状态。多功能纤维素酶在其他动物中的流行还需要进一步研究。然后针对不同的多糖测试其消化能力。我们在整个新翅目中发现了几种多功能的木葡糖醛酸分解酶，以及在几乎所有昆虫目中都没有发现的消化能力的一大类纤维素酶样酶。多功能木聚糖分解纤维素酶对噬菌体仍然是唯一的。多功能酶的存在与否不影响饮食规格，而是具有多个多功能纤维素酶基因是多翅目和可能昆虫纲的祖先状态。多功能纤维素酶在其他动物中的流行还需要进一步研究。然后针对不同的多糖测试其消化能力。我们在整个新翅目中发现了几种多功能的木葡糖醛酸分解酶，以及在几乎所有昆虫目中都没有发现的消化能力的一大类纤维素酶样酶。多功能木聚糖分解纤维素酶对噬菌体仍然是唯一的。多功能酶的存在与否不影响饮食规格，而是具有多个多功能纤维素酶基因是多翅目和可能昆虫纲的祖先状态。多功能纤维素酶在其他动物中的流行还需要进一步研究。加上几乎所有昆虫纲中都发现的一大类纤维素酶，没有明显的消化能力。多功能木聚糖分解纤维素酶对噬菌体仍然是唯一的。多功能酶的存在与否不影响饮食规格，而是具有多个多功能纤维素酶基因是多翅目和可能昆虫纲的祖先状态。多功能纤维素酶在其他动物中的流行还需要进一步研究。加上几乎所有昆虫纲中都发现的一大类纤维素酶，没有明显的消化能力。多功能木聚糖分解纤维素酶对噬菌体仍然是唯一的。多功能酶的存在与否不影响饮食规格，而是具有多个多功能纤维素酶基因是多翅目和可能昆虫纲的祖先状态。多功能纤维素酶在其他动物中的流行还需要进一步研究。