本发明公开了一种特异性响应于L-2-羟基戊二酸(L-2-HG)的转录调控因子LhgR以及基于该转录调控因子的L-2-羟基戊二酸生物传感器；其中所述生物传感器为青色荧光蛋白mTFP、L-2-HG特异性转录调控因子LhgR与黄色荧光蛋白Venus线性相连的融合蛋白，包括L-2-HG生物传感器LHGFR0N0C、L-2-HG生物传感器LHGFR0N3C及L-2-HG生物传感器LHGFR0N7C三种。本发明还公开了所述L-2-HG生物传感器在检测含有L-2-HG生物样品、实时检测细菌胞内L-2-HG浓度以及检测人体细胞胞内L-2-HG中的应用。实验证实本发明的生物传感器可实现对L-2-HG的高特异性、灵敏性、准确性检测，且能够实时测定胞内L-2-HG动态，具有很好的应用前景。