Abstract Cuscuta species (dodders) are agriculturally destructive parasitic angiosperms. These parasitic plants use haustoria as physiological bridges to extract nutrients and water from hosts. Cuscuta campestris has a broad host range and wide geographical distribution. While some wild tomato relatives are resistant, cultivated tomatoes are generally susceptible to C. campestris infestations. However, some specific Heinz tomato hybrid cultivars exhibit resistance to dodders in the field, but their defense mechanism was unknown. Here, we discovered that the stem cortex in these resistant lines responds with local lignification upon C. campestris attachment, preventing parasite entry into the host. LIF1 ( Lignin Induction Factor 1 , an AP2 -like transcription factor), SlMYB55 , and CuRLR1 ( Cuscuta R-gene for Lignin-based Resistance 1 , a CC-NBS-LRR ) are identified as crucial factors conferring host resistance by regulating lignification. SlWRKY16 is upregulated upon C. campestris infestation and acts as a negative regulator of LIF1 function. Intriguingly, CuRLR1 may play a role in signaling or function as a receptor for receiving Cuscuta signals or effectors to regulate lignification-based resistance. In summary, these four regulators control the lignin-based resistance response, preventing C. campestris from parasitizing these resistant tomatoes. This discovery provides a foundation for investigating multilayer resistance against Cuscuta species and has potential for application in other essential crops attacked by parasitic plants. One-sentence summary Four key regulators confer lignin accumulation in the tomato stem cortex to block C. campestris host penetration upon infection.

Due to low abundance in many staple food crops, the essential amino acid lysine must be produced industrially to meet global food supply needs. Despite intensive study, manipulation, and agricultural importance, the steps of plant lysine catabolism beyond the 2-oxoadipate (2OA) intermediate remain undescribed. Recently we described a missing step in the D-lysine catabolic pathway of the bacterium Pseudomonas putida in which 2OA is converted to D-2-hydroxyglutarate (D2HG) via hydroxyglutarate synthase (HglS), an enzyme belonging to the previously uncharacterized DUF1338 protein family. Here we solve the structure of HglS to 1.1 angstrom resolution in the substrate-free form and in complex with 2OA. Structural similarity to hydroxymandelate synthase suggested a successive decarboxylation and intramolecular hydroxylation mechanism forming 2HG in a Fe(II)- and O2-dependent manner, which is validated experimentally. 2OA specificity was mediated by a single arginine (R74), highly conserved across nearly all DUF1338 family proteins, including in 76% of plant enzymes. In Arabidopsis thaliana, a DUF1338 homolog is coexpressed with known lysine catabolism enzymes, and mutants show significant germination rate defects consistent with disrupted lysine catabolism. Structural and biochemical analysis of the Oryza sativa homolog FLO7 revealed identical activity to HglS despite low sequence identity. Our results suggest that nearly all DUF1338 containing enzymes likely catalyze the same biochemical reaction, exerting the same physiological function across bacteria and eukaryotes.