本发明公开了属于生物化学与分子生物学技术领域的一种密码子优化的β-半乳糖苷酶基因及其应用。该β-半乳糖苷酶的核苷酸序列如序列表SEQ ID NO.1所示。本发明根据牛乳汁中相关高表达蛋白密码子的偏爱性,对细菌来源的β-半乳糖苷酶基因的密码子进行优化。优化后的OLacZ基因在小鼠乳腺上皮细胞中进行验证,证明其相对于野生型的LacZ基因表达量有着显著提高,约3.7倍。经密码子优化的OLacZ基因在泌乳期母鼠的乳腺组织中,更能有效表达。β-半乳糖苷酶作为一种报告基因,在牛乳腺组织中的高效表达,为进一步研制乳腺生物反应器,提供一种有效的工具基因。