El cadmio (Cd) obstaculiza el crecimiento de las plantas y perjudica la fotosíntesis. El glutamato (Glu) responde al estrés por Cd y activa la vía de señalización de Ca en la lenteja de agua, enfatizando el papel significativo de Glu en el estrés por Cd. En este estudio, sobreexpresamos la fosfoserina aminotransferasa, una enzima crucial en el metabolismo de Glu, en la lenteja de agua. Investigamos la respuesta de la lenteja de agua transgénica al estrés por Cd, incluyendo el crecimiento, el metabolismo de Glu, la fotosíntesis, la actividad de las enzimas antioxidantes, el flujo de Cd y la expresión génica. Notablemente, bajo estrés por Cd, la lenteja de agua transgénica previno la abscisión de raíces, reguló al alza la expresión de la capacidad fotosintética y aumentó los niveles de Clorofila a, Clorofila b y Clorofila a + b en un 13.9%, 7% y 12.6%, respectivamente. La actividad de las enzimas antioxidantes (CAT y SOD) también mejoró bajo estrés por Cd, reduciendo el daño a la membrana celular en las lentejas de agua transgénicas. El análisis transcriptómico reveló una regulación al alza de las enzimas relacionadas con el metabolismo de Glu en la lenteja de agua transgénica bajo estrés por Cd. Además, el análisis metabolómico mostró un aumento del 68.4% en el contenido de Glu en la lenteja de agua expuesta a Cd. Este estudio proporciona nuevas perspectivas sobre el papel de la fosfoserina aminotransferasa en la mejora de la resistencia de las plantas al estrés por Cd, estableciendo una base teórica para el impacto del metabolismo de Glu en la tolerancia a metales pesados en las plantas.