El aumento proyectado de la temperatura ambiental global en 3-5 grados Celsius para finales de este siglo, junto con olas de calor no previstas durante etapas críticas de crecimiento de los cultivos, puede reducir drásticamente el rendimiento de los granos y plantear un gran desafío para la seguridad alimentaria. Por lo tanto, es importante identificar recursos genéticos de trigo capaces de resistir altas temperaturas, descubrir genes que sustentan la resiliencia a temperaturas más altas y desplegar dichos recursos genéticos en la mejora del trigo para desarrollar cultivares tolerantes al calor. En este estudio, se evaluaron 180 accesiones de trigos hexaploides sintéticos (SHWs) bajo temporadas de crecimiento de trigo normales y tardías (para exponerlos a temperaturas más altas) en tres ubicaciones (Islamabad, Bahawalpur y Tando Jam), y se recopilaron datos sobre 11 rasgos morfológicos y relacionados con el rendimiento. El panel de diversidad fue genotipado con un array de SNP de 50 K para realizar estudios de asociación a nivel del genoma (GWAS) para la tolerancia al calor en SHW. Se perfiló un locus conocido de tolerancia al calor para identificar diferentes haplotipos de este locus en SHWs y su asociación con el rendimiento de granos y rasgos relacionados en SHWs. Hubo una disminución del 36% en el rendimiento de granos (GY), una disminución del 23% en el peso de mil granos (TKW) y una disminución del 18% en granos por espiga (GpS) en las tres ubicaciones de la población debido a las condiciones de estrés por calor. Los GWAS identificaron 143 nucleótidos de rasgo cuantitativo (QTNs) distribuidos en los 21 cromosomas en los SHWs. De estos, 52 QTNs estaban asociados con rasgos morfológicos y relacionados con el rendimiento bajo estrés por calor, mientras que 15 de ellos estaban asociadamente pleiotrópicos con múltiples rasgos. El marco de proteínas de choque térmico (HSP) del genoma del trigo se alineó luego con los QTNs identificados en este estudio. Diecisiete QTNs estaban en proximidad a HSPs en chr2B, chr3D, chr5A, chr5B, chr6D y chr7D. Es probable que los QTNs en el genoma D y aquellos en proximidad a HSPs puedan portar alelos novedosos para genes de tolerancia al calor. El análisis indicó que 15 haplotipos estaban presentes en los SHWs para este locus, mientras que hap1 mostró la frecuencia más alta del 25% (33 SHWs). Estos haplotipos estaban significativamente asociados con rasgos relacionados con el rendimiento en los SHWs. Nuevos alelos asociados con rasgos relacionados con el rendimiento en SHWs podrían ser un excelente reservorio para el despliegue en la mejora.