El arroz (Oryza sativa) es una fuente de alimento de importancia global que proporciona carbohidratos, aminoácidos y fibra dietética para los humanos y el ganado. El nivel de aminoácidos de cadena ramificada (BCAA) es un rasgo complejo relacionado con la calidad nutricional del arroz. Sin embargo, el mecanismo genético subyacente a la acumulación de BCAA (valina, leucina e isoleucina) en los granos de arroz sigue siendo en gran medida incierto. En este estudio, se adoptaron los contenidos de BCAA en granos y 239,055 SNPs de un panel diverso que contiene 422 accesiones de arroz para realizar un estudio de asociación del genoma completo (GWAS) utilizando un modelo 3VmrMLM propuesto recientemente. Se identificaron un total de 357 nucleótidos de rasgo cuantitativo (QTNs) asociados al contenido de BCAA a partir de 15 conjuntos de datos (12 conjuntos de datos de contenido de BCAA y 3 conjuntos de datos BLUP de BCAA). Además, se identificó la variación alélica de dos nuevos genes candidatos, responsables de la alteración del contenido de isoleucina (Ile). Para revelar la base genética de las posibles interacciones entre el gen y el factor ambiental, se detectaron 53 interacciones QTN-por-entorno (QEIs) utilizando el modelo 3VmrMLM. Los genes candidatos, , y , se consideraron como potencialmente contribuyentes a las acumulaciones de valina (Val), leucina (Leu) e isoleucina (Ile), respectivamente. Adicionalmente, se detectaron 10 interacciones QTN-por-QTN (QQIs) utilizando el modelo 3VmrMLM, que fueron interacciones putativas gen-por-gen relacionadas con los contenidos de Leu e Ile. En conjunto, estos hallazgos sugieren que la implementación del modelo 3VmrMLM en un GWAS puede proporcionar nuevas perspectivas para una comprensión más profunda de la acumulación de BCAA en los granos de arroz. Los QTNs/QEIs/QQIs identificados sirven como objetivos potenciales para la mejora genética del arroz con altos niveles de BCAA.