Phương pháp này có thể được sử dụng để tăng tính đa dạng trong quần thể thực vật, tạo ra các giống có khả năng chịu được hạn hán, bệnh tật ở cây trồng hoặc các quần thể thực vật khác. Các nhà nghiên cứu đã bắt đầu thử nghiệm kỹ thuật này trên ngô, đậu nành và gạo. Các nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Communications.
Dự án được dẫn dắt bởi Lexiang Ji, nghiên cứu sinh tiến sĩ về tin sinh học, và William Jordan, nghiên cứu sinh tiến sĩ về di truyền học. Phương pháp mới của họ, epimutagenesis, có khả năng nhân giống đa dạng cây trồng, điều không kỹ thuật truyền thống nào có thể làm được.
" Với công tác tạo giống truyền thống, người ta lấy một loại cây và tiến hành lai với những đặc điểm mong muốn để tạo ra một giống cây mới ", Jordan nói. "Vấn đề là cần có loại cây chỉ có những các đặc điểm mà bạn muốn, đồng thời không có những đặc điểm mà bạn không muốn là một việc rất khó khăn. Với kỹ thuật mới của chúng tôi, bạn có thể chỉnh sửa được bộ gen của cây theo ý muốn mà không cần phải có gen từ các cây bố mẹ. "
Ý tưởng ban đầu bắt nguồn từ phòng thí nghiệm di truyền học của giáo sư Robert Schmitz - đồng tác giả nghiên cứu. Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu quá trình methyl hóa DNA kiểm soát các tính trạng di truyền và tạo ra các bản đồ nơi quá trình methyl hóa DNA diễn ra ở nhiều loài cây trồng. Khi quá trình methyl hóa DNA được loại bỏ, họ nhận thấy rằng có thể kích hoạt được gen im lặng (silent gene) trước đây trong bộ gen cơ bản của cây.
Schmitz cho biết: "Chúng tôi đã thấy nhiều gen bị ức chế bởi qua trình methyl hóa DNA. Có rất nhiều tranh luận về lý do tồn tại của chúng. Chúng tôi suy nghĩ đến việc tận dụng chúng. Sử dụng thực vật sẵn có và đánh thức những gen im lặng để tạo ra sự biến đổi tính trạng"
Để đánh thức những gen im lặng này, các nhà nghiên cứu đã đưa một enzyme của con người (ten-eleven translocation enzyme) để cấy vào cây, sử dụng vi khuẩn biến đổi đặc biệt làm vector phân phối. Việc sử dụng protein người này giúp các nhà nghiên cứu loại bỏ quá trình methyl hóa DNA và kích hoạt những gen im lặng có trong cây trồng.
Tìm ra cách thức hữu hiệu để đưa protein vào thực vật là rất khó khăn. Kinh nghiệm của Ji trong lĩnh vực phân tích dữ liệu sinh học trên máy tính đã giúp các nhà nghiên cứu có thể xem xét các tệp dữ liệu lớn thí nghiệm của họ, và đưa ra quyết định làm sao để có thể thực hiện tốt nhất.
"Dữ liệu đã thực sự giúp chúng tôi biết được nên làm gì tiếp theo", Ji nói. "Điều này đặc biệt quan trọng khi bắt đầu dự án vì chúng tôi không biết những gì sẽ xảy ra với kỹ thuật mới này."
"Trải qua hàng ngàn năm, người ta đã trồng cả trăm cây để chọn một cây có khả năng sinh trưởng tốt, và tiếp tục trồng các giống cây đó. Điều này cũng đã làm giảm sự đa dạng di truyền, đến khi chúng hoàn toàn giống nhau" Jordan nói. "Dù điều này có ích cho việc tăng năng suất, hoặc cây sở hữu các đặc tính mà ta mong muốn, nhưng nếu có biến cố xảy ra, chúng sẽ không thể thích nghi tốt, vì chúng đều như nhau, dẫn đến phản ứng giống nhau. Đây là nguyên nhân khiến cây trồng dễ bị tổn thương".
"Nếu cây trồng không có sự khác biệt về di truyền để thích nghi, thì các vụ mùa có nhiều nguy cơ thất bát. Phương pháp của chúng tôi không phải là một cứu cánh mà chỉ là một biện pháp trước đây chưa từng được thử nghiệm. Việc kích hoạt lại các gen im lặng sẽ cho phép biến đổi đặc điểm cây trồng, mang lại lợi ích." Schmitz nói thêm.