本发明公开一种编码丙谷二肽生物合成酶的基因及其应用,该基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。本发明进一步公开该基因编码的氨基酸序列,并提供含有该基因的重组载体及重组大肠杆菌以及利用其进行生物转化合成丙谷二肽的方法。本发明所述的基因及其重组工程菌的应用,具有摩尔转化率高,反应速率快,分离容易,且成本低等优势,上述合成方法中,丙谷二肽的最大摩尔转化率可达83.3%。同时,菌体循环回收后可再次应用于丙谷二肽的催化合成,且催化活性稳定。因此,具有极高的市场竞争力和应用价值,为丙谷二肽的工业化生产奠定了基础。