El estrés por sequía es uno de los factores clave que restringen el rendimiento de los cultivos. Se han demostrado los efectos beneficiosos de la prolina exógena en el crecimiento de los cultivos bajo estrés por sequía en maíz, arroz y otros cultivos. Sin embargo, se sabe poco sobre sus efectos en el trigo bajo estrés por sequía. Especialmente, la capacidad de retención de agua de las hojas ha sido pasada por alto en la mayoría de los estudios. Por lo tanto, se llevó a cabo un experimento en barril con trigo en dos niveles de sequía (sequía severa: 45% de capacidad de campo, sequía leve: 60% de capacidad de campo) y tres niveles de aplicación de prolina (0 mM, 25 mM y 50 mM). Mientras tanto, se estableció un control sin estrés y sin aplicación de prolina. Se midieron las características anatómicas, la capacidad de retención de agua, la capacidad antioxidante y el contenido de prolina de las hojas bandera, así como los rendimientos de grano. Los resultados mostraron que el estrés por sequía aumentó la actividad de la catalasa y la peroxidasa y el contenido de prolina en las hojas bandera, disminuyó el contenido de clorofila, deformó las venas de las hojas y redujo el rendimiento de grano. La prolina exógena podría regular el contenido de sustancias de regulación osmótica, el contenido de clorofila, la actividad de las enzimas antioxidantes, la capacidad de retención de agua y la estructura del tejido de las hojas bandera de trigo bajo estrés por sequía, aliviando en última instancia el impacto del estrés por sequía en el rendimiento del trigo. La aplicación de prolina (25 mM y 50 mM) aumentó el rendimiento en un 2.88% y un 10.81% bajo sequía leve y un 33.90% y un 52.88% bajo sequía severa en comparación con el trigo sin aplicación de prolina, respectivamente.