La avena es un cultivo y una especie forrajera con un rico valor nutricional, capaz de adaptarse a diversos entornos de cultivo difíciles, incluidos suelos secos y pobres. Desempeña un papel importante en la producción agrícola y el desarrollo sostenible. Sin embargo, los mecanismos moleculares que subyacen a las respuestas de la avena al estrés por sequía siguen siendo poco claros, lo que justifica una investigación adicional. En este estudio, realizamos un experimento en macetas con la variedad resistente a la sequía JiaYan 2 (JIA2) y la variedad sensible al agua BaYou 9 (BA9) durante la etapa de espigado bajo tres condiciones de tratamiento de gradiente de agua: 30% de capacidad de campo (estrés severo), 45% de capacidad de campo (estrés moderado) y 70% de capacidad de campo (suministro normal de agua). Después de 7 días de estrés, se recolectaron muestras de raíces para análisis de transcriptoma y proteoma. El análisis de transcriptoma reveló que bajo estrés moderado, JIA2 reguló al alza 1086 genes diferenciales y reguló a la baja 2919 genes diferenciales, mientras que bajo estrés severo, reguló al alza 1792 genes diferenciales y reguló a la baja 4729 genes diferenciales. Bajo estrés moderado, BA9 mostró una regulación al alza de 395 genes diferenciales, una regulación a la baja de 669 y una regulación al alza de 886 genes diferenciales, y exhibió 439 regulaciones a la baja bajo estrés severo. Bajo estrés por sequía, la mayoría de los genes expresados diferencialmente (DEGs) específicos de JIA2 fueron regulados a la baja, involucrando principalmente reacciones redox, metabolismo de carbohidratos, regulación de señales de hormonas vegetales y metabolismo secundario. El análisis proteómico reveló que en JIA2, bajo estrés moderado, 489 proteínas diferenciales fueron reguladas al alza y 394 fueron reguladas a la baja, mientras que 493 proteínas diferenciales fueron reguladas al alza y 701 fueron reguladas a la baja bajo estrés severo. En BA9, 590 y 397 proteínas diferenciales fueron reguladas al alza bajo estrés moderado, con 126 y 75 proteínas diferenciales reguladas al alza bajo estrés severo. El análisis de correlación entre transcriptómica y proteómica demostró que en comparación con la ausencia de estrés por sequía, se identificaron cuatro tipos de proteínas expresadas diferencialmente (DEPs) en el análisis de la red de interacción gen-proteína diferencial de JIA2 bajo estrés severo. Estos incluyeron 13 DEGs y DEPs clave relacionados con la transducción de señales de hormonas vegetales, biosíntesis de metabolitos secundarios, procesos de metabolismo de carbohidratos y vías metabólicas. La consistencia de la expresión génica y proteica fue validada mediante qRT-PCR, lo que indica sus papeles clave en la fuerte resistencia a la sequía de JIA2.