棉花是世界上天然纤维作物的主要来源。由于陆地棉产量高抗逆性强,现代棉花育种主要以陆地棉(G.hirsutum L.)为材料进行改良。然而,陆地棉遗传基础狭窄很大程度上阻碍了育种的进程。为了探索陆地棉遗传多样性,鉴定数量性状位点(QTL)对经济性状的贡献,实现纤维产量和品质性状的同步改良,本研究利用302个陆地棉优异种质(253个来自中国,25个来自美国,24个来自其他国家)。2012年和2013年在长江和黄河流域通过调查各品种农艺性状,并通过198个简单重复序列(SSRs)标记的基因分型,对陆地棉的群体结构和重要农艺性状QTL进行系统研究。SSR标记的扩增总共获得897个等位基因,其中77.7%具有多态性,等位基因数范围从2-12(平均4.53)。多态性信息含量值(PIC)范围为0.371-0.019(平均0.225)。来自中国的品种SSR多态性水平最高(基因多样性平均值为0.268,PIC平均值为0.218),总群体的遗传距离为0.451-0.052(平均值为0.270),其中源自美国的品种平均遗传距离最大(0.274)。基于贝叶斯(MBB)模型分析的群体遗传结构表明,整个群体的品种可分为三个亚群。MBB群体的分子遗传变异占4%(p<0.001),说明群体结构的存在。棉花种质SSR标记成对的亲缘关系值变化值范围为0-0.867,其中51.91%的棉花种质SSR位点亲缘关系值为零,只有1.59%的SSR位点表现极显著的连锁不平衡(LD,r2)。成对连锁标记对的平均r2值为0.5582(p<0.001),高于未连锁标记对和总群体,表明在陆地棉种质资源中物理连锁对LD影响很大。全基因组LD衰减(LD decay)遗传距离约30-32c M(r2=0.1),当r2=0.2时,减少到1–2 c M,说明在陆地棉群体中进行关联分析是可行的。联合方差分析均表明10个主要产量和纤维品质性状的基因型(G)、环境(E)、基因型与环境的相互作用(G×E)遗传效应有显著变异(p≤0.01)。在研究的表型性状中,衣分(LP)、纤维长度(FL)和麦克隆值(Mic)分别为42.94%-28.25%、32.86-24.33mm和5.90-3.70。简单线性相关系数(r)分析表明品质性状间呈显著的正相关(0.199-0.795,p<0.01)。纤维产量和品质性状的广义遗传力(H2)估计值分布从75.18%到97.08%。混合线性模型(MLM)在41个SSR标记和10个性状中检测到102个显著的标记-性状关联(p<0.01),包括11个与株高(PH)关联的标记,8个与铃数(NB),10个与铃重(BW),9个与衣分(LP),9个与纤维长度(FL),13个与麦克隆值(Mic),17个与纤维强度(FS),8个与纤维伸长度(FE),7个与纤维整齐度(UI)和10个与纤维一致率(UR)关联的标记。SSR位点解释的表型变异的比例为1.8~8.9%,平均为3.5%。超过一半(51%)的QTL为有利QTL,其中麦克隆值的QTL等位基因数量最多(12),其次是纤维强度(8)和铃重(7)。全基因组的SSR标记揭示了陆地棉优异种质资源群体的遗传多样性,发掘了重要农艺性状相关联的优异QTL,本研究将有利于陆地棉栽培种的改良和分子辅助育种。