本发明公开了海螺碱合成酶及其应用,海螺碱合成酶是具有下述氨基酸残基序列之一的蛋白质:1)如SEQ ID NO.2所示的氨基酸残基序列;2)将SEQ ID NO.2中的氨基酸残基经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有海螺碱合成酶功能的氨基酸酸序列。该合成酶具有海螺碱合成活性,在烟草中表达海螺碱合成酶能够催化海螺碱合成,在具有托品烷生物碱生物合成途径的资源植物如颠茄、曼陀罗、莨菪、三分三和铃铛子等中表达海螺碱合成酶能够提高海螺碱的含量,对改良并提高药用资源植物中托品烷生物碱的含量具有重要的意义