本发明公开了一种色氨酸合成酶突变体及其应用，本发明是利用基因工程手段，将色氨酸合成酶α亚基的第51位氨基酸至第75位氨基酸采用直接或短连接序列Linker间接连接的方式，连接于色氨酸合成酶β亚基的C端终止密码子之前，即得色氨酸合成酶突变体；本发明将色氨酸合成酶突变体用于工业合成L‑半胱氨酸及其衍生物能够显著提高生产效率及产品产量，酶突变体中的TsMUT3催化L‑半胱氨酸合成的能力，超过野生型的3倍；另外，TsMUT3在50℃条件下稳定性好，更加倾向硫化铵为硫基供体的L‑半胱氨酸合成反应，L‑半胱氨酸生成率能够大于98％。本发明适用于工业化生产L‑半胱氨酸及其衍生物。