茶氨酸合成酶（TS）是茶氨酸合成代谢的关键酶，在ATP、Mg2+、K+存在的条件下，茶籽苗匀浆能够催化谷氨酸和乙胺合成茶氨酸。目前，宛晓春课题组从茶树基因组中找到了5 条GS基因序列， 分别命名为CsTSI、CsGSII-1a、CsGSII-1b、CsGSII-1c 和CsGSII-2a。其中CsTSI 具备体外合成茶氨酸的能力，与较为古老的藻类、细菌中的I 型GS 同源性较高，因此分类为CsTSI。CsGSII-1a、CsGSII-1b、CsGSII-1c 和CSGSII-2a 均为II 型GS。转基因植物研究表明，CsTSI具有双功能酶特性，即可催化谷氨酸合成谷氨酰胺，又可合成茶氨酸，而其酶学特性切换主要受底物乙胺的调控。

TS1基因在茶树芽头和根部表达几乎相当，但是TS2 在茶树芽头的表达要高于根部。Liu 等人研究茶籽苗各部位茶氨酸合成酶基因的表达差异，结果表明TS1 在新梢中表达量高于其他部位，根部相对较低。Deng 等研究了咖啡碱和茶氨酸合成的特点，发现咖啡碱只在叶片和茎部合成，而茶氨酸在根部合成。

Cheng等