La avena común (L.) es uno de los cultivos de grano menor importantes en China, y el estrés por sequía afecta severamente su rendimiento y calidad. Para investigar las características de resistencia a la sequía de las plántulas de avena, este estudio utilizó Baiyan 2, una variedad de avena en la etapa de tres hojas, como material experimental. El estrés por sequía se simuló utilizando polietileno glicol (PEG) para tratar las plántulas. Se midieron y compararon los parámetros fotosintéticos y los índices fisicoquímicos de los grupos de tratamiento a las 6 h y 12 h con el grupo de control a las 0 h. Los resultados mostraron que el estrés por sequía no cambió significativamente el contenido de clorofila, pero redujo significativamente la tasa de fotosíntesis neta y otros parámetros fotosintéticos, mientras que aumentó significativamente el contenido de prolina. Se realizó un análisis de transcriptoma utilizando plántulas de ambos grupos, de control y de tratamiento, comparando los dos grupos de tratamiento con el grupo de control utilizando el software Tbtool (v2.136). Este análisis identificó 344 genes expresados diferencialmente. El análisis de enriquecimiento de estos genes expresados diferencialmente reveló un enriquecimiento significativo en vías fisiológicas como la fotosíntesis y el transporte de iones. Se identificaron diez genes expresados diferencialmente relacionados con el proceso fisiológico de asimilación de carbono fotosintético, todos los cuales estaban regulados a la baja. Además, siete genes expresados diferencialmente estaban relacionados con el transporte de iones. A través del análisis de coexpresión génica combinado con el análisis de la estructura de la región del promotor, se encontraron 11 factores de transcripción (de , , ) que regulan la expresión de 10 genes relacionados con la asimilación de carbono fotosintético. Además, cinco factores de transcripción regulan la expresión de dos genes relacionados con proteínas transportadoras de malato (de , , , etc.), cinco factores de transcripción regulan la expresión de dos genes relacionados con proteínas transportadoras de iones metálicos (de , , ), cinco factores de transcripción regulan la expresión de dos genes relacionados con proteínas de canal de cloruro (de , , ), y dos factores de transcripción regulan la expresión de un gen relacionado con Annexina (de , ). Este estudio proporciona una base teórica para futuras investigaciones sobre la regulación molecular de las células estomáticas y ofrece una base molecular para mejorar la resistencia a la sequía en la avena.