Melhoramento Genético da Pupunheira (Bactris gasipaes K) para a Produção de Palmito No Sul da Bahia Dário Ahnert PhD em Genética e Melhoramento Vegetal Professor Titular (Pleno): UESC [email protected] Autores: Dário Ahnert: Universidade Estadual de Santa Cruz Engº Agrônomo, Prof., PhD: Genética e Melhoramento Vegetal; Emerson Alves dos Santos Engº Agrônomo, Doutorando em Genética e Biologia Molecular UESC-BA; Fabio Zenaide Maia: ASTECA Serviços Administrativos e Agropecuária Ltda Engº Agrônomo Maria das Graças Conceição Parada Costa Silva: CEPLAC Engº Agrônomo, MSc Desenvolvimento Regional e Meio Ambiente Hernán R. del Alcázar: ASTECA Serviços Administrativos e Agropecuária Ltda Engº Agrônomo. Luis C.dos S Pereira: Cooperativa dos Produtores de Palmito do Baixo Sul da Bahia – Coopalm: Técnico Agrícola Roberto Lessa Ribeiro Júnior: Vice-Presidente da Fundação Odebrechet Engº Agrônomo. Introdução: A Bahia destaca-se no cenário nacional como um dos estados onde a indústria de palmito de pupunha está em grande fase de expansão. A pupunheira (Bactris gasipaes, Kunt) adaptou-se muita bem a região sul do estado, devido às condições edafo-climáticas muito favoráveis ao desenvolvimento da espécie. Estima-se que a área plantada esteja em torno de 4.000 hectares e que será expandida para 10.000 hectares nos próximos anos. O modelo de produção baseia-se, principalmente, na agricultura familiar e na pequena propriedade, onde o agricultor normalmente é filiado a uma indústria ou cooperativa que processa e comercializa o produto, além de oferecer assistência técnica. Existe instalado na região sul do estado cinco indústrias de palmito de pupunha que demandam quantidades crescentes de hastes, oportunizando novos empregos no interior, nova opção de cultivo e diversificação agrícola, consolidando uma nova agroindústria na Bahia. Além disso, com a oferta de palmito de pupunha, cultivado em um sistema ecologicamente correto, reduz-se a pressão sobre as espécies nativas, ameaçadas de extinção como a juçara (Euterpe edulis). 1 Muito embora a Indústria de palmitos no Estado esteja em plena fase de expansão, existe um déficit de 10 toneladas de sementes/ano, equivalente a dois milhões/ano de mudas de pupunheira. As sementes estão sendo importadas da região Amazônica (Rondônia, Pará e Peru), trazendo o risco de introduzir doenças e pragas, como p.ex. a monília (Moniliophthora roreri) do cacaueiro, que causa grandes prejuízos à produção de cacau em países da América Latina onde a doença ocorre. As sementes que chegam à Bahia não foram melhoradas geneticamente para a produção de palmitos e o nível de adaptação das mudas advindas destas sementes, às condições edafoclimáticas da Bahia, é desconhecido. Esse fato leva a formação de plantios heterogêneos, conforme pode ser visto em campo, diminuindo o rendimento da lavoura e produzindo um produto que não possui todos os padrões exigidos pela indústria. Nota-se, ainda, que nem todas as plantas produzem perfilhos na quantidade desejável e no espaço de tempo requerido. O perfilhamento, dentro do sistema atual de produção, é uma das características mais importantes e o ideal é que as plantas perfilhem cedo, até os primeiros 12 meses de campo e de forma sincronizada, isto é, que tenham perfilhos de diferentes idades, pois são os perfilhos que darão lucro ao agricultor. Verificam-se ainda plantas que tem espinhos, quer no estipe ou nas folhas, o que dificulta a extração da haste e pode causar acidentes de trabalho. Além disso, são encontradas plantas com baixo vigor, palmitos com diferentes tamanhos, diâmetros e coloração. Por meio do melhoramento genético estes defeitos podem ser minimizados, aumentando a padronização, a qualidade do produto e os lucros de toda cadeia produtiva. Germoplasma de pupunha na Bahia: A primeira introdução de pupunheiras na Bahia ocorreu em 1960, em que sementes oriundas do Instituto Agronômico do Norte IAN – Pará foram plantadas no município de Ituberá-BA. A segunda introdução foi feita em 1974, no município de Camamú-BA, mais precisamente na fazenda Cultrosa, com sementes vindas do Ver-o-Peso – Belém, Pará. A terceira introdução ocorreu em 1983, de acessos inermes do INPA – oriundas de Yurimaguas – Perú –– que foram plantados na Estação Experimental Lemos Maia – ESMAI / CEPLAC, no município de Una (Parada, 2010). Acredita-se existir ainda introduções não registradas na região. Ultimamente, têm sido introduzidas muitas sementes do projeto RECA - Rondônia. A CEPLAC possui ainda uma pequena coleção de germoplasma com acesso da Bolívia e Costa Rica. Portanto, existe germoplasma de pupunha em toda a região produtora em poder de produtores, das indústrias de palmito e da CEPLAC. Para conhecer a qualidade e o nível de diversidade genética deste germoplasma, para fins de melhoramento, foram localizados plantios em toda a região sul da Bahia e com a ajuda de produtores e pesquisadores foram selecionadas 127 matrizes, nos seguintes municípios: Igrapiuna (20 matrizes); Teolândia (30 matrizes); Camamú (07 matrizes); e Una (produtores e ESMAI/ da CEPLAC, 70 matrizes). No ano de 2011, foram coletadas sementes de todas as matrizes e colocadas para germinar visando teste de progênie. Como descritores fenotípicos para seleção das matrizes no campo utilizouse: vigor, comprimento de entrenós; diâmetro da planta-mãe; disposição das 2 folhas; número e disposição dos perfilhos; espaçamento entre folhas; e tipo de copa e flecha. Para efeito de identificação, em todas as matrizes selecionadas, foram coletadas informações de latitude e longitude, utilizando o Sistema de Posicionamento Global – GPS da marca Garmim, modelo Etrex Vista. Os pontos foram transferidos do GPS para o computador através de um cabo serial, com auxílio do software GPS TrackMaker. Com os dados coletados, foi realizada uma analise de correlação simples de Person. O teste t foi utilizado para avaliação da significância do coeficiente de correlação de Person. As variáveis avaliadas foram: NP – Nº de perfilhos; DB – Diâmetro da base; CE – Comprimento do entrenó; EF – Espaçamento entre folha. Nas análises estatísticas, utilizou-se o ambiente computacional R (versão 2.9 para Windows). Os resultados demonstram haver uma correlação negativa (r= -0,27 p<0,01) entre numero de perfilhos e diâmetro da base e positiva (r=0,28 p<0,01) entre o diâmetro da base e comprimento de entrenó. Marcadores moleculares do tipo microssatélites, desenvolvidos para pupunha (RODRIGUES et al., 2004; MARTINEZ et al., 2002), estão sendo utilizados para a avaliação da diversidade genética das matrizes selecionadas. Um passo importante para utilização de marcadores é a extração de DNA de boa qualidade. Neste sentido, foram testados vários protocolos de extração de DNA do material coletado e aquele que deu os melhores resultados foi o de Gratapaglia e Ferreira (1995). Os resultados mostram uma grande quantidade de DNA, extraido de tecidos de folhas desenvolvidas como também dos primórdios foliares de perfilhos jovens. Neste momento, a coleta de dados de marcadores está em andamnto no laboratório de biotecnologia da CEPLAC. Para analise dos dados, a presença e ausência de bandas será transformada em uma matriz binária, onde a presença será representado pelo numero 1 (um) e ausência por 0 (zero). Para analise dos dados genotípicos, será utilizado o programa Genes (Cruz, 2001). Serão calculadas as dissimilaridades genéticas entre os acessos (matrizes selecionadas) pelo método de Jaccard e utilizado o método de Tocher para analise de agrupamento. Com base nos grupos formados, serão identificadas as matrizes (plantas) mais divergentes, as quais serão eleitas para que suas progênies sejam testadas. Metodo de melhoramento genético: será adotado o método seleção recorrente entre famílias de meio-irmãos, com seleção entre e dentro de famílias, adaptado para pupunheira. Este é um dos primeiros programas desta natureza na Bahia e espera-se obter já a partir do primeiro ciclo cultivares agronomicamente superiores, que possam atender a demanda dos agricultores e da indústria, potencializando ainda mais este setor no estado. Quanto à possibilidade de obter ganhos genéticos por meio de seleção, isto e, obter cultivares agronomicamente superiores, com elevado perfilhamento, elevada produtividade, resistência a estresse biótico e abiótico assim como outros atributos de interesse, a literatura já demonstrou ser possível realizar já que existe ampla variabilidade para estes caracteres e que a herdabilidade dos mesmos é relativamente alta, permitindo ganhos genéticos em poucos ciclos de seleção. Neste sentido, Farias Neto (1999) relata as 3 seguintes estimativas para a herdabilidade individual no sentido restrito: 0,37; 0,30; 0,35; 0,21 e 0,30 para as características altura da planta, diâmetro do colo, comprimento do palmito, diâmetro do palmito e peso do palmito líquido, respectivamente, aos 15 meses de idade. Clement (1995) e Clement & Bovi (2000), relatam as seguintes estimativas de herdabilidade no sentido restrito: 0,27 a 0,36 para a presença de espinhos no pecíolo/ráquis; 0,49 para a taxa de crescimento relativo da fase de viveiro ao primeiro corte; 0,11 para a razão de área foliar. Correlações positivas e significativas foram encontradas entre as características vegetativas, diâmetro to estipe, altura da planta e número de folhas; e destes com os componentes de produção, massa, diâmetro e comprimento do palmito (Bovi et al., 1993a; Clement et al., 1988; Moreira Gomes & Arkcoll, 1988; Bovi et al., 1992; Bovi et al., 1993b). Verificou-se ainda que algumas destas correlações são válidas desde o estágio juvenil da planta, o que possibilita a seleção precoce (Bovi et al., 1993b; Clement, 1995). Considerando o sistema de produção de pupunha vigente na Bahia, o processo de seleção será baseado em ideótipos (tipo ideal) de pupunha que atenda as necessidades tanto dos produtores quanto dos consumidores. MoraUrpí et al. (1997) apresentaram um ideótipo de pupunha para a produção de palmito. Muitos desses caracteres são componentes diretos ou indiretos do vigor, que por sua vez, é medido pela taxa de crescimento relativo (Clement, 1995). Segundo Clement (1995), os critérios mais importantes são os relacionados ao caráter 'espinhos,' ao crescimento rápido, ao perfilhamento, à resistência a pragas e doenças e à qualidade do palmito, tanto física como organoléptica. No programa em curso na Bahia, serão testadas de 80 a 120 progênies oriundas de matrizes que apresentarem maior dissimilaridade genética, baseada em marcadores moleculares. O delineamento experimental utilizado será em blocos incompletos ao acaso balanceados, com 8 repetições, em arranjos em sets de t tratamentos com r repetições, distribuídas em b blocos de parcelas lineares de tamanho k, nos quais cada tratamento ocorre uma única vez nos b blocos (b<t) e cada par de t tratamentos ocorrem λ vezes nos blocos, conforme modelo matemático rt=bk, para todo k<i onde: k é o numero de unidades experimentais por bloco e λ = r (k-1)/(t-1) (GIESBRECHT et al, 2004). O espaçamento adotado será 1,85 x 0,75 m, num total de 120 progênies de meios-irmãos de material genético inerme selecionadas fenotipicamente e por meio de marcadores moleculares. Para testar a hipótese da existência de variância genética entre médias de famílias de meios-irmãos, será realizada análise de variância de cada característica e as medias comparadas e agrupadas pelo teste Skott-Knott ao nível de 5% de probabilidade pelo programa Genes (Cruz, 2001), utilizando os dados de indivíduos dentro das parcelas. O modelo estatístico usado para o efeito de tratamentos e blocos será: Yijk = μ + fi + bj +εij + δijk, com i = 1, 2, ... t famílias; j = 1, 2, ... b blocos; e k = 1, 2, ... nij plantas por parcela. Yijk é a observação na k-esima planta, na i-esima família, do j-esimo bloco; μ é a média geral da população; fi é o efeito da i-esima família, em que fi ~ NID (0, δ²g); bj é 4 o efeito do j-esimo bloco, em que bj ~ NID (0, δ²b ); εij é o efeito da variação ambiental entre famílias, em que eij ~ NID (0, δ²e); e δijk é o efeito da variação entre plantas dentro de famílias, em que δijk ~ NID (0, δ²fd ). Os componentes de variância para cada caráter serão estimados conforme Cruz & Regazzi (2004), em que são estimadas as variâncias de bloco, fenotípica entre médias de famílias, dentro de famílias e entre plantas no experimento, ambiental entre parcelas, genotípica entre médias de famílias, dentro de família ou entre plantas dentro de família e genética aditiva. Os coeficientes de herdabilidade para plantas individuais dentro de famílias, no bloco, no experimento, e para médias de famílias, assim como os coeficientes de variação fenotípico, genético, ambiental e experimental, serão estimados conforme Cruz & Regazzi (2004). Estes parâmetros são calculados com base nas esperanças matemáticas dos quadrados médios do modelo, que considera ζ2A variância genética aditiva como a variância devida aos efeitos médios dos alelos), ζ2d variância observada entre indivíduos dentro das progênies que é de natureza genética e ambiental, ζ2f variância entre progênies que corresponde a ¼ ζ2A e ζ2e variância devido à interação entre repetições e progênies que é o erro experimental. As características avaliadas serão as seguintes: a) Altura da planta (cm ou m) - Medida do solo até o ponto entre a flecha e a folha mais nova; b) Número de folhas - O número de folhas verdes completamente expandidas da haste principal; c) Número de perfilhos da touceira - Está diretamente relacionado com a duração econômica do cultivo e com a capacidade de regeneração da touceira após a colheita; d) Diâmetro da base (cm) - Em plantas muito jovens será medido no coleto e a 10 cm acima da superfície do solo; g) Número de palmitos - O número de palmitos extraídos de uma touceira ou de sua unidade experimental durante um ano; h) Peso do palmito (g) - será exclusivamente o peso do palmito tipo exportação; i) Comprimento do palmito (cm); j) Peso do estipe tenro (resíduo basal) (g) - A porção do estipe imediatamente abaixo do meristema, que é bastante tenro para ser comido in natura. O resíduo basal é opcional; k) Peso da folha tenra (resíduo apical) (g) - É composto por partes das folhas (geralmente ráquis e folíolos) acima do último tolete completo de palmito, suficientemente tenras para serem comidas in natura. O resíduo apical é opcional; l) Diâmetro do palmito (mm) - Este é o diâmetro médio dos n toletes de palmito de exportação, cada tolete medido no seu ponto central. Após seleção das melhores famílias e das melhores plantas dentro das famílias, serão eliminadas as plantas não desejáveis para que no próximo ciclo de seleção somente aquelas plantas superiores participem do processo de polinização. As plantas matrizes que gerarem as melhores famílias serão clonadas por meio de embriogênese somática para teste de competição de clones. 5 Implantação de um pomar de produção de sementes melhoradas de pupunha na Bahia: O plantio da pupunheira (Bactris gasipaes, Kunth) a nível comercial é feito por meio de mudas originadas de sementes, uma vez que ainda não existe um sistema de multiplicação vegetativa, in vitro ou por divisão das touceiras, que possa ser utilizado para produção em larga escala de mudas clonais (ALMEIDA, 1994; CLEMENT & BOVI, 1999). Assim, para que a cultura da pupunha conquiste avanços agronômicos, como aconteceu nas demais culturas industriais que são cultivadas por meio de sementes (FEHR, 1987), será preciso investir no melhoramento genético da espécie produzindo cultivares superiores, formar pomares de sementes e oferecer ao agricultor sementes de boa qualidade genética e fisiológica. A pupunheira é uma planta perene, que pode durar até 20 anos no campo produzindo hastes com palmitos (CLEMENT & BOVI, 1999). Para aproveitar esta longevidade e não ter que replantar a lavoura com freqüência, o que é oneroso, a escolha de uma semente/muda com elevado padrão genético, portadora de atributos agronômicos desejáveis é recomendável. Estudos experimentais têm demonstrado que o plantio de uma muda de pupunha dotada de atributos agronômicos desejáveis tem o potencial de elevar a produção por área (CLEMENT & BOVI, 1999; FARIAS NETO & BIANCHETTI, 2001; YOKOMIZO & FARIAS NETO, 2003). Quanto aos aspetos reprodutivos, a pupunheira é considerada uma espécie monóica, possuindo flores masculinas e femininas na mesma inflorescência (MORA URPÍ, 1984). Ainda, segundo esse mesmo autor a planta é alógama e possui um sistema de incompatibilidade gamética, o que pode levar a produção de frutos paternocárpicos. A inflorescência da pupunheira é um racimo que possui de 50 a 80 cm de comprimento, 20 a 60 espigas que produzem de 50 a 1000 flores femininas e de 10.000 a 30.000 masculinas (TONET et al., 1999). Um único tronco é capaz de produzir de 2 a 6 inflorescências/ano, podendo atingir cerca de 10. Considerando estes aspectos, um pomar de produção de sementes está sendo instalado em Igrapiúna/BA. As plantas foram plantadas de forma inteiramente casualizadas, onde a parcela será formada de quatro plantas, plantadas em linha no espaçamento de 1 x 1 dentro da parcela e 5 x 5 m entre linhas. Em cada parcela serão plantadas duas mudas originadas de sementes vindas do Projeto RECA-RO e duas originadas de sementes obtidas dos plantios da Bahia. Segundo Farias Neto e Bianchetti (2001) os materiais genéticos do Projeto RECA são originados da raça Putumayo, procedentes da população de Benjamin Constant, Amazonas, Brasil. Os materiais genéticos existentes na Bahia são procedentes de Yurimáguas, Peru e do Projeto RECA (PARADA, 2010). Ao todo, serão plantados 5 hectares de campos de produção de sementes, cerca de 8.000 mudas, duas de cada origem identificadas em cada parcela. O máximo de duas plantas agronomicamente superiores de cada parcela serão selecionadas com base em critérios pré-estabelecidos. Aquelas com características inferiores serão eliminadas. Antes do processo de seleção o campo será divido em “grides”. Em cada grid serão amostradas plantas, das 6 quais serão coletadas variáveis e com base nos dados de média e desvio padrão amostrados, serão selecionadas as plantas que irão permanecer no pomar de sementes. Considerando que a pupunheira é uma planta que produz sementes preferencialmente por meio de polinização cruzada, que é feita por insetos e pelo vento, estima-se obter o máximo de polinizações cruzadas no desenho proposto, que além de levar em consideração a casualização dos progenitores leva também em conta a origem do material genético. Com isso, espera-se obter sementes advindas de polinização cruzada entre e dentro das duas fontes, capazes de produzir uma população de plantas com média elevada para as características desejáveis. Obviamente que o campo assim proposto é uma primeira aproximação do que pode ser realizado com as informações e materiais genéticos disponíveis, para atender a uma emergência, enquanto o programa de melhoramento está sendo implementado e até que os primeiro resultados de seleção sejam disponibilizados. Teste de competição de clones de pupunha, obtidos in vitro por meio de embriogênese somática: Em parceria com o Instituto Biosomática estão sendo desenvolvidas mudas de pupunha por embriogênese somática para experimento de competição de clones no sul da Bahia. Material vegetal proveniente de plantas superiores foi encaminhado para o Instituto Biosomática e as plântulas obtidas, com mais de 6 cm de altura, serão transferidas para a Biofabrica de Cacau em Ilhéus para aclimatização. Estas serão transplantadas para tubetes contendo substrato inerte comercial e cultivada em pequenas estufas dentro da casa de vegetação e mantidas em casa de vegetação até serem transferidas para o experimento em campo. Parcerias para execução do projeto: As informações disponíveis sobre recursos genéticos e parâmetros genéticos para o melhoramento da pupunheira visando produção de palmito é apreciável. No entanto, esta não basta para garantir a continuidade de um programa de melhoramento e a liberação de cultivares elite aos produtores. Segundo Clement (1997), é pouco provável que o setor público sozinho tenha condições de executar programas de melhoramento genético sem o apoio do setor privado, tanto empresarial como de pequenos e médios produtores. Assim, visando suprir a crescente demanda por propágulos (sementes e mudas) geneticamente melhoradas de pupunheira na Bahia, foi formado uma parceria privada/público (FUNDAÇÃO ODEBRECHT, COOPALM, ASTECA, BIOFÁBRICA DE CACAU, UESC e CEPLAC) para desenvolver este programa de melhoramento genético na Bahia. 7 5 Referências Bibliográficas ALMEIDA, M. Multiplicação vegetativa de pupunha (Bactris gasipaes H.B.K.) palmae. Tese de Doutorado. Universidade de São Paulo. 1994, 112p. BOVI, M.L.A.; GODOY JÚNIOR, G.; CAMARGO, S.B.; SPIERING, S.H. Caracteres indiretos na seleção de pupunheiras inermes (Bactris gasipaes H.B.K.) para palmito. 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