Abstract Cowpea, Vigna unguiculata L . Walp., is a diploid warm-season legume of critical importance as both food and fodder in sub-Saharan Africa. This species is also grown in Northern Africa, Europe, Latin America, North America, and East to Southeast Asia. To capture the genomic diversity of domesticates of this important legume, de novo genome assemblies were produced for representatives of six sub-populations of cultivated cowpea identified previously from genotyping of several hundred diverse accessions. In the most complete assembly (IT97K-499-35), 26,026 core and 4,963 noncore genes were identified, with 35,436 pan genes when considering all seven accessions. GO-terms associated with response to stress and defense response were highly enriched among the noncore genes, while core genes were enriched in terms related to transcription factor activity, and transport and metabolic processes. Over 5 million SNPs relative to each assembly and over 40 structural variants >1 Mb in size were identified by comparing genomes. Vu10 was the chromosome with the highest frequency of SNPs, and Vu04 had the most structural variants. Noncore genes harbor a larger proportion of potentially disruptive variants than core genes, including missense, stop gain, and frameshift mutations; this suggests that noncore genes substantially contribute to diversity within domesticated cowpea. Article Summary This study reports annotated genome assemblies of six cowpea accessions. Together with the previously reported annotated genome of IT97K-499-35, these constitute a pan-genome resource representing six subpopulations of domesticated cowpea. Annotations include genes, variant calls for SNPs and short indels, larger presence or absence variants, and inversions. Noncore genes are enriched for loci involved in stress response and harbor many genic variants with potential effects on coding sequence.

Abstract Cowpea is a highly drought-adapted leguminous crop with great promise for improving agricultural sustainability and food security. Here, we report analyses derived from array-based genotyping of 2,021 accessions constituting a core subset of the world’s largest cowpea collection, held at the International Institute of Tropical Agriculture (IITA) in Ibadan, Nigeria. We used this dataset to examine genetic variation and population structure in worldwide cowpea. We confirm that the primary pattern of population structure is two geographically defined subpopulations origining in West and East Africa, respectively, and that population structure is associated with shifts in phenotypic distribution. Furthermore, we establish the cowpea core collection as a resource for genome-wide association studies by mapping the genetic basis of several phenotypes, with a focus on seed coat pigmentation patterning and color. We anticipate that the genotyped IITA cowpea core collection will serve as a powerful tool for mapping complex traits, facilitating the acceleration of breeding programs to enhance the resilience of this crop in the face of rapid global climate change.

Development and analysis of Multiparent Advanced Generation Inter-Cross (MAGIC) populations have been conducted with several crop plants to harness the potential for dissecting the genetic structure of traits and improving breeding populations. We developed a first MAGIC population for cowpea (Vigna unguiculata L. Walp.) from eight founder parents which are genetically diverse and carry many abiotic and biotic stress resistance, seed quality and agronomic traits relevant to cowpea improvement in sub-Saharan Africa (SSA) where cowpea is vitally important in the human diet and in local economies. The eight parents were inter-crossed using structured matings to ensure the population would have balanced representation from each of the founder parents, followed by single-seed descent, resulting in 365 F8 recombinant inbred lines (RILs) each carrying a mosaic of genome blocks contributed from all founders. This was confirmed by SNP genotyping with the cowpea Illumina 60K iSelect BeadArray. Following filtering to eliminate duplicates, sister lines and accidental selfing events, a core set of 305 F8 RILs was chosen as the primary population. The F8 lines were on average 99.74% homozygous while also diverse in agronomic traits including flowering time, growth habit, maturity, yield potential and seed characteristics across environments. Trait-associated SNPs were identified for most of the parental traits. Loci with major effects on photoperiod sensitivity and seed size were also verified by genetic mapping in biparental RIL populations. The distribution of recombination frequency varied considerably between chromosomes, with recombination hotspots distributed mostly in the telomeric regions. Due to its broad genetic base, this cowpea MAGIC population promises breakthroughs in genetic gain and high-resolution genetic mapping for gene discovery, enhancement of breeding populations and, for some lines, direct releases as new varieties.

ABSTRACT Cowpea ( Vigna unguiculata [L.] Walp.) was originally domesticated in sub-Saharan Africa but is now cultivated on every continent except Antarctica. Utilizing archaeological, textual, and genetic resources, the spread of cultivated cowpea has been reconstructed. Cowpea was domesticated in Africa, likely in both West and East Africa, before 2500 BCE and by 400 BCE was long established in all the modern major production regions of the Old World, including sub-Saharan Africa, the Mediterranean Basin, India, and Southeast Asia. Further spread occurred as part of the Columbian Exchange, which brought African germplasm to the Caribbean, the southeastern United States, and South America, and Mediterranean germplasm to Cuba, the southwestern United States and Northwest Mexico.