Para hacer frente a la pérdida de rendimiento causada por el estrés por sequía, es necesario seleccionar nuevas variedades de avena con mayor tolerancia a la sequía. En este estudio, se seleccionaron dos variedades de avena con diferentes tolerancias a la sequía para analizar sus fenotipos e índices fisiológicos bajo estrés por sequía moderado y severo en el suelo. Los resultados revelaron diferencias significativas en el grado de marchitez, el contenido relativo de agua en las hojas (RWC) y la actividad de SOD y CAT entre los dos genotipos de avena bajo estrés por sequía severo; además, la variedad tolerante a la sequía mostró un aumento significativo en el número de estomas y cristales de cera en la superficie tanto de la hoja como de las células de guarda; adicionalmente, la morfología de las células de guarda era normal y no hubo una interrupción significativa de la membrana de los grana ni del envoltorio nuclear. Además, el análisis del transcriptoma reveló que la expresión de genes relacionados con la biosíntesis de ceras y componentes de la pared celular, así como los de la familia WRKY, aumentó significativamente en la variedad tolerante a la sequía. Estos hallazgos sugieren que varios genes involucrados en la vía antioxidante podrían mejorar la tolerancia a la sequía en las plantas al regular el aumento/disminución de los constituyentes de cera y de la pared celular y mantener un potencial hídrico celular normal, así como mejorar la capacidad del sistema antioxidante para eliminar peróxidos en la avena.