La aplicación de fertilizantes nitrogenados es el principal determinante del rendimiento del trigo, y la aplicación excesiva de fertilizantes nitrogenados causa una grave contaminación ambiental. Es importante entender el mecanismo de respuesta genética del trigo al nitrógeno y seleccionar germoplasma de trigo con alta eficiencia en nitrógeno. En este estudio, se utilizaron 204 especies de trigo para realizar un análisis de asociación a nivel genómico. Se obtuvieron nueve características fenotípicas en la etapa de plántula en cultivos hidropónicos bajo condiciones de bajo, normal y alto nitrógeno. Se detectaron un total de 765 loci significativos, incluyendo 438, 261 y 408 polimorfismos de nucleótido simple (SNP) asociados con condiciones de alto, normal y bajo nitrógeno, respectivamente. Entre estos, se identificaron 14 SNP bajo las tres condiciones, por ejemplo, que controlan la longitud del tallo y la relación raíz-tallo en los cromosomas 6A y 6D, respectivamente. Además, 39 SNP fueron pleiotrópicos para múltiples rasgos. Un análisis funcional adicional de los genes cercanos a los 39 SNP muestra que algunos genes candidatos desempeñan papeles clave en la codificación de proteínas/enzimas, como transportadores, hidrolasas, peroxidazas, glicosiltransferasas, oxidoreductasas, aciltransferasas, proteínas resistentes a enfermedades, ligasas de ubiquitina y sintasas de sacarosa. Nuestros resultados pueden potencialmente ser utilizados para desarrollar especies tolerantes a bajo nitrógeno utilizando selección asistida por marcadores y proporcionar una base teórica para la cría de especies de trigo que utilicen nitrógeno de manera eficiente.