El peso del grano, un componente de rendimiento altamente heredable, es un objetivo principal de cría para mejorar la productividad del trigo. Desentrañar las dinámicas moleculares subyacentes al desarrollo del grano es esencial para identificar los reguladores clave que controlan este rasgo. En este estudio, empleamos un enfoque integrado de multi-ópticas para analizar perfiles transcriptómicos y proteómicos en granos en desarrollo utilizando líneas isogénicas cercanas en pares con peso de grano contrastante a través de cuatro etapas de desarrollo del grano. Nuestro análisis reveló que el desarrollo temprano del grano, particularmente a los 7 días después de la antésis, sirve como una ventana crítica durante la cual la regulación diferencial de genes y proteínas involucradas en la biosíntesis de carbohidratos y vías metabólicas establece el peso final del grano. Al combinar el análisis de red de coexpresión génica ponderada (WGCNA) y el agrupamiento K-means, identificamos un módulo asociado al peso del grano y señalamos cuatro genes candidatos de alta confianza. Entre estos, uno que codifica una quinasa de la familia YAK, fue validado funcionalmente como un regulador positivo del peso del grano a través de análisis mutacionales. El análisis de secuencias reveló dos haplotipos naturales principales, con uno asociado significativamente a un mayor peso del grano en múltiples entornos. Nuestros hallazgos no solo delinean una ventana metabólica crucial que gobierna el peso del grano, sino que también proporcionan un nuevo objetivo genético y un marcador haplotípico práctico para la cría molecular destinada a la mejora del rendimiento en trigo.