El cultivo de arroz directamente sembrado (DSR) es una atractiva tecnología no convencional para el cultivo de arroz. Ahorra mano de obra, agua, energía y tarda de 5 a 7 días para la madurez temprana del cultivo. La ventaja en rendimiento en DSR se puede obtener mediante la implementación de diversas prácticas culturales, incluyendo el momento adecuado de siembra y la tasa de semilla, la selección de cultivares adecuados con un manejo apropiado de malezas y agua. El presente estudio implica la evaluación agronómica y molecular de líneas de mejoramiento avanzadas bajo condiciones de siembra directa y trasplante, con el fin de identificar genotipos adaptados a DSR. Se han observado variaciones significativas entre genotipos en la mayoría de los rasgos medidos en el presente estudio. El rendimiento bajo DSR fue comparable al de TPR pero la calidad del grano no fue comparable, y se observó un pobre rendimiento en molienda y recuperación de arroz entero. Se realizó una caracterización molecular utilizando 106 ensayos de PCR de alelo específico competitivo (KASP). Los genotipos con mejor desempeño con diferentes combinaciones de alelos bajo DSR fueron PAU 6456-8-2-1-1-1, PAU 5187-RIL1649-F8, PAU 6456-8-1-1-1-3, PAU 6456-8-2-1-1-2, NVSR 2107 y PAU 6778-12-1-4-1-1. Los genotipos seleccionados tuvieron un mejor desempeño en términos de rasgos asociados con el establecimiento de plántulas, arquitectura de raíces, rendimiento y rasgos relacionados con el rendimiento. Las líneas de mejoramiento prometedoras identificadas pueden servir como donantes novedosos para ser utilizados en un programa de selección asistida por marcadores que apunte a mejorar el rendimiento del grano y la adaptabilidad bajo DSR.