与其他植物相比，茶树中次生代谢产物有其独特性，这些物质不仅赋予了茶叶独有的色、香、味品质，而且与人体健康密切相关。L-茶氨酸（L-Theanine）是茶树中极具代表性的特征性次生代谢物质；L-茶氨酸是一种非蛋白源氨基酸，也是茶叶中含量最高的游离氨基酸；L-茶氨酸是茶叶鲜味的主要贡献因子之一，对人体健康也具有诸多益处，因此其含量的高低直接决定了茶叶品质的好坏和市场价值的高低。在本研究中，利用非水相分离方法和质谱技术分析了L-茶氨酸及其合成前体在茶树嫩梢组织和根组织中的亚细胞分布；利用烟草瞬时表达对茶树基因组中的5个谷氨酰胺合酶同源基因TS/GS（包含前人已报道的3个L-茶氨酸合成酶基因）进行L-茶氨酸合成酶功能鉴定；利用拟南芥原生质体瞬时表达荧光标记蛋白解析了5个TS/GS的亚细胞定位。综合分析上述信息及5个TS/GS基因成员的组织表达特异性，发现在茶树根组织中，细胞质是L-茶氨酸生物合成及分布的主要场所，定位于细胞质的CsTSІ是茶树根中L-茶氨酸生物合成的关键酶；在茶树嫩梢组织中，细胞质和叶绿体是L-茶氨酸生物合成及分布的主要场所，CsGS1.1和CsGS2是L-茶氨酸生物合成的关键酶。该研究解析了L-茶氨酸在茶树根和嫩梢组织中的合成关键酶与在亚细胞水平的合成位点。此外，该研究还发现茶树嫩梢组织中L-茶氨酸的含量和分布受光照的影响。研究结果进一步揭示了L-茶氨酸在茶树中的生物合成分子机制，同时也为其他非模式植物的次生代谢物质生物合成研究提供了借鉴。相关研究成果发表在Plant Biotechnology Journal, 2021（Fu, X.M., Liao, Y.Y., Cheng, S.H., Xu, X.L., Grierson, D., Yang, Z.Y.*. Nonaqueous fractionation and overexpression of fluorescent-tagged enzymes reveals the subcellular sites of L-theanine biosynthesis in tea. Plant Biotechnology Journal, 2021, 19: 98-108）。
