本发明提供了一种提高半胱氨酸利用率生物合成谷胱甘肽的方法和一种胱氨酸转运系统底物结合蛋白重组质粒及其构建方法和应用。本发明提供的胱氨酸转运系统底物结合蛋白重组质粒包括胱氨酸转运系统底物结合蛋白基因fliY序列和一段合适的载体片段;这种方法的原理在于:通过在合适时间添加诱导剂使fliY表达而提高半胱氨酸利用率;最终发酵产物中谷胱甘肽的合成量显著高于原始菌株,提高了原料利用率,可为进一步研究生物法合成谷胱甘肽建立一个基础模型。除此之外,该方法及思路可以用于其他因原料利用率低限制产量提高的目的产物,为生产有价值的产品提供了新的思路。