Mejorar el rendimiento del centeno bajo un estrés climático creciente sigue siendo un gran desafío para la producción sostenible de cereales. Examinamos si los rasgos fisiológicos, bioquímicos y moleculares en la etapa vegetativa temprana pueden predecir el rendimiento final del grano en componentes de cría híbrida. A lo largo de tres temporadas consecutivas, se evaluaron 14 genotipos en condiciones controladas de invernadero frío para la fluorescencia de clorofila, contenido de pigmentos, niveles de peróxido de hidrógeno (HO), ácido salicílico (SA) y la expresión de genes seleccionados relacionados con antioxidantes y defensas, y estos rasgos se relacionaron con los componentes del rendimiento. A lo largo de los años, la eficiencia fotosintética, el contenido de clorofila y el HO foliar surgieron como los predictores más consistentes de la masa del grano, el número de espigas y el número de granos. En contraste, la extinción no fotocímica, el SA y los contenidos de carotenoides mostraron relaciones débiles o inconsistentes con el rendimiento. Estos hallazgos indican que la capacidad de captura de luz, el rendimiento del PSII y el equilibrio oxidativo son centrales para el éxito reproductivo en el centeno. La estabilidad de estas correlaciones entre rasgos y rendimiento a lo largo de tres temporadas proporciona la base para un índice de robustez fisiológica para el centeno híbrido, con modelos predictivos que logran precisiones de hasta R = 0.51. Este trabajo demuestra el potencial de utilizar un conjunto compacto de rasgos fisiológicos de alta capacidad de rendimiento en etapas tempranas para acelerar la selección de cultivares de centeno resistentes al estrés y de alto rendimiento.