Con el desarrollo de la acuicultura, se ha prestado cada vez más atención al tratamiento de aguas residuales y a las enfermedades. La cuestión de cómo mejorar la inmunidad de las especies acuáticas, así como tratar las aguas residuales de la acuicultura, se ha convertido en un problema urgente. En este estudio, se ha empleado el lenteja de agua con un alto contenido de proteínas (37.4%) como materia prima para el tratamiento de aguas residuales acuáticas y la producción de péptidos antimicrobianos. Las penaeidinas 3a (Pen3a) se expresaron bajo el control del promotor CaMV-35S en la lenteja de agua. Las pruebas bacteriostáticas utilizando el extracto de lenteja de agua Pen3a mostraron su actividad antibacteriana. El análisis del transcriptoma de la lenteja de agua tipo salvaje (WT) y de la lenteja de agua Pen3a mostró resultados diferentes, y el proceso metabólico de proteínas fue el más regulado al alza por los genes de expresión diferencial (DEGs). En la lenteja de agua transgénica Pen3a, la expresión de los genes relacionados con el metabolismo de esfingolípidos y el proceso de fagocitosis se ha regulado significativamente al alza. La proteómica cuantitativa sugirió una diferencia notable en el enriquecimiento de proteínas en la vía metabólica. La lenteja de agua Pen3a disminuyó el número de bacterias y inhibió eficazmente el crecimiento de otras. Además, la lenteja de agua Pen3a mostró un mejor crecimiento en el lago. El estudio mostró el valor nutricional y antibacteriano de la lenteja de agua como ingrediente en la alimentación animal.