Las prácticas modernas de fitomejoramiento han estrechado la base genética del trigo en todo el mundo, aumentando la vulnerabilidad de los cultivos. Por lo tanto, claramente existe la necesidad de introducir nuevo germoplasma en los programas de mejoramiento para buscar variabilidad relacionada con rasgos de interés agronómico para la mejora del trigo. La existencia de subconjuntos de accesiones (colecciones nucleares) que representan la diversidad conservada en las colecciones de germoplasma es un enfoque preferido para que los fitomejoradores exploren variaciones novedosas y mejoren el uso del germoplasma. En este estudio, se ha creado una colección nuclear de variedades locales españolas de trigo pan utilizando tecnologías de genotipado de alto rendimiento (DArTseq), que produjo más de 50 K marcadores moleculares. Este sistema de marcadores no solo proporciona una estimación sólida de la diversidad, sino también información sobre su distribución en el genoma. Se crearon dos colecciones nucleares de 94 entradas utilizando dos estrategias de muestreo comunes: la estrategia de maximización y el método basado en la estructura de la población. Ambas colecciones nucleares mostraron una alta representatividad geográfica, fenotípica y genética, pero la colección obtenida con la estrategia de maximización capturó mejor la diversidad mostrada por la colección inicial. Esta colección nuclear, que incluye una amplia gama de genotipos adaptados, puede utilizarse eficientemente para la búsqueda de nuevos alelos para rasgos útiles en el fitomejoramiento del trigo.