Les terpène synthases (TPS) sont les enzymes responsables de la conversion des précurseurs prénylés (GPP, FPP, GGPP) en terpènes spécifiques. Selon une étude fondamentale publiée dans PLOS ONE (2019) par Booth et al., le génome de Cannabis sativa contient au moins 55 gènes TPS, répartis en plusieurs sous-familles (TPS-a, TPS-b, TPS-g). Cette diversité génétique explique la richesse exceptionnelle du profil terpénique du cannabis.
Les recherches du Journal of Experimental Botany et de The Plant Cell montrent que certaines TPS du cannabis sont multifonctionnelles, produisant plusieurs terpènes à partir d'un seul substrat. La CsTPS1 convertit le GPP en myrcène (60 %) et limonène (25 %), documentée dans Plant Physiology. Ces enzymes sont concentrées dans les trichomes glandulaires, comme l'ont montré les analyses transcriptomiques publiées dans The Plant Genome. La compréhension des TPS permet l'ingénierie métabolique pour optimiser les profils terpéniques.