在高等植物中，GABA的代謝主要由三種酶參與完成，首先在GAD作用下，L-谷氨酸（glutamic acid，Glu）在α-位上發生不可逆脫羧反應生成GABA，然后在GABA轉氨酶（GABA transaminase，GABA-T）催化下，GABA與丙酮酸和α-酮戊二酸反應生成琥珀酸半醛，最后經琥珀酸半醛脫氫酶（succinic semialdehyde dehydrogenase，SSADH）催化，琥珀酸半醛氧化脫氫形成琥珀酸最終進入三羧酸循環（krebs circle）。這條代謝途徑構成了TCA循環的一條支路，稱為GABA支路。 [1]
在植物中，存在于細胞質中的GAD和線粒體中的GABA-T、SSADH共同調節GABA支路代謝，其中GAD是合成GABA的限速酶。植物GAD含有鈣調蛋白（CaM）結合區，GAD活性不僅受Ca2+和H+濃度的共同調控，還受到GAD輔酶——磷酸吡哆醛（PLP）以及底物谷氨酸濃度的影響。這種雙重調節機制將GABA的細胞積累與環境脅迫的性質和嚴重程度聯系起來。冷激、熱激、滲透脅迫和機械損傷均會提高細胞液中Ca2+濃度，Ca2+與CaM結合形成Ca2+/CaM復合體，在正常生理pH條件下能夠刺激GAD基因表達，提高GAD活性；而酸性pH刺激GAD的出現是由于應激降低細胞的pH，減緩細胞受到酸性危害。植物中GABA支路被認為是合成GABA的主要途徑。目前，大多數研究集中在如何提高GAD活性實現GABA富集。