20世紀(jì)末，人們就發(fā)現(xiàn)干旱可以降低根的固氮和O2的擴(kuò)散，使得植物缺氧而導(dǎo)致GABA的積累。低氧條件下谷氨酸和天冬氨酸含量增加。干旱下GAD活性提高，GABA-T快速積累。干旱條件下，根系、莖的生長和葉面積伸展被抑制，活性氧增加，低分子滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)如GABA等氨基酸、多元醇、有機(jī)酸產(chǎn)量增加，以及抗氧化損傷的酶表達(dá)均上調(diào)。研究表明，干旱條件下，與細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)、活性氧的清除、結(jié)構(gòu)蛋白穩(wěn)定保護(hù)、滲透調(diào)節(jié)劑、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白等有關(guān)的基因表達(dá)上調(diào)。外源GABA使得植物保持較高的相對含水量，降低電解質(zhì)滲漏、脂質(zhì)、過氧化物、碳代謝并能提高膜穩(wěn)定性。此外，外源GABA也可以誘導(dǎo)GABA-T和α-戊酸脫氫酶活性上升，抑制GAD活性使得GABA和谷氨酸增加。同時GABA加速多胺合成，抑制多胺分解，并進(jìn)一步激活σ-1-吡咯林-5-羧酸合成酶和脯氨酸脫氫酶以及鳥氨酸-σ-氨基轉(zhuǎn)移酶活性，致使GABA預(yù)富集物的高度積累和代謝。

50mmol/L GABA和不同鹽濃度會對植物幼苗產(chǎn)生不同的影響，當(dāng)NO3-離子低于40mmol/L時，GABA會刺激 根伸長，當(dāng)NO3-離子大于40mmol/L時GABA會抑制根伸長。并且GABA刺激低濃度的NO3-吸收，抑制高濃度NO3-的攝取，而GS等酶被氮調(diào)控，以上研究認(rèn)為氮對調(diào)控植物生長有一定作用。在NaCl（50mmol/L）刺激下，植物的糖基化代謝會發(fā)起變化，并影響包括三羧酸循環(huán)、GABA代謝、氨基酸合成和莽草酸介導(dǎo)的次級代謝等發(fā)生變化。較高的鹽離子會導(dǎo)致大豆的多胺氧化降解為GABA。植物GABA受體具有調(diào)節(jié)pH和Al3+的根耐受性。
γ－氨基丁酸（CAS號：56-12-2 ）別名4－氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，簡稱GABA）相對分子量103.1，是一種四碳、非蛋白氨基酸，在脊椎動物、植物和微生物中廣泛存在。γ－氨基丁酸別名4－氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，簡稱GABA），是一個四碳非蛋白質(zhì)氨基酸，化學(xué)式：H2NCH2CH2CH2COOH；分子質(zhì)量：103.1。GABA呈白色結(jié)晶體粉末狀，沒有旋光性。熔點(diǎn)203℃（分解） ，與水混溶，微溶于乙醇、丙酮，不溶于苯、乙醚，分解時會失水生成吡咯烷酮。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，綠色食品越來越受到人們的重視，后來科研人員發(fā)現(xiàn)乳酸菌、酵母菌以及曲霉菌等微生物都可以用來代替大腸桿菌，催化生產(chǎn)GABA。而且在較低成本的情況下，還具有產(chǎn)量高、安全性好的優(yōu)勢，此種方法已經(jīng)逐漸在向產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)發(fā)展。
在高等植物中，GABA的代謝主要由三種酶參與完成，在GAD作用下，L-谷氨酸（glutamic acid，Glu）在α-位上發(fā)生不可逆脫羧反應(yīng)生成GABA，然后在GABA轉(zhuǎn)氨酶（GABA transaminase，GABA-T）催化下，GABA與丙酮酸和α-酮戊二酸反應(yīng)生成琥珀酸半醛，后經(jīng)琥珀酸半醛脫氫酶（succinic semialdehyde dehydrogenase，SSADH）催化，琥珀酸半醛氧化脫氫形成琥珀酸終進(jìn)入三羧酸循環(huán)（krebs circle）。這條代謝途徑構(gòu)成了TCA循環(huán)的一條支路，稱為GABA支路。
在植物中，存在于細(xì)胞質(zhì)中的GAD和線粒體中的GABA-T、SSADH共同調(diào)節(jié)GABA支路代謝，其中GAD是合成GABA的限速酶。植物GAD含有鈣調(diào)蛋白（CaM）結(jié)合區(qū)，GAD活性不僅受Ca2+和H+濃度的共同調(diào)控，還受到GAD輔酶——磷酸吡哆醛（PLP）以及底物谷氨酸濃度的影響。這種雙重調(diào)節(jié)機(jī)制將GABA的細(xì)胞積累與環(huán)境脅迫的性質(zhì)和嚴(yán)重程度聯(lián)系起來。冷激、熱激、滲透脅迫和機(jī)械損傷均會提高細(xì)胞液中Ca2+濃度，Ca2+與CaM結(jié)合形成Ca2+/CaM復(fù)合體，在正常生理pH條件下能夠刺激GAD基因表達(dá)，提高GAD活性；而酸性pH刺激GAD的出現(xiàn)是由于應(yīng)激降低細(xì)胞的pH，減緩細(xì)胞受到酸性危害。植物中GABA支路被認(rèn)為是合成GABA的主要途徑。目前，大多數(shù)研究集中在如何提高GAD活性實(shí)現(xiàn)GABA富集。
在微生物中，GABA代謝是通過GABA支路完成的，利用微生物體內(nèi)較高的GAD活性，將Glu脫羧形成 GABA，然后在GABA-T、SSADH作用下，GABA進(jìn)入下游的分解過程生成琥珀酸半醛、琥珀酸參與微生物的生理代謝。微生物富集GABA就是通過對培養(yǎng)基的優(yōu)化以及菌株的改良使其具有較高的GAD活性，增加GABA合成率，降低分解率來實(shí)現(xiàn)的。大量研究已證明GAD在原核到真核微生物中都有存在，此外，利用微生物中的GAD脫羧形成GABA不受資源、環(huán)境和空間的限制，與其他方法相比具有顯著的優(yōu)勢。