老果农的话，使袁隆平深受启发，他想到：橘树的花太密了难结果，而人生的目标太多了，同样难以实现啊！他进而想到，自己已是而立之年了，该选准自己的拼搏目标和科研课题了，再也不能东一榔头，西一杠子了。
在他看来，粮食作物是陆地上生态系统的主体，是人类赖以生存的基础；而水稻则是地球上主要的粮食作物。在这个地球上，玉米种植面积数第一，水稻种植面积数第二。可以这样说，在日常生活中，人和稻米是须臾不可分的。从某种意义上说，稻米养育了人类。
就是从这一年的春季开始，袁隆平选择了水稻纯系选育和人工杂交试验的科研课题。试验场地就设在学校分配给他的半亩自留地上。
从此，袁隆平踏上了一条崎岖的探索之路。
水稻是自花授粉作物，杂交有没有优势？这种优势能否为人类所利用？袁隆平就是向着这样的问题发起了挑战。
早在1926年，美国人詹斯首先揭示了水稻的杂种优势现象，此后，詹斯的理论虽然被美国遗传学家辛洛特和邓恩否认了，但是，他的理论依然引起了各国科学家的广泛关注。20世纪30年代至50年代，印度人克丹姆，马来西亚人布朗，巴基斯坦人阿乃姆，日本人冈田正宽、奈良芳次郎等都先后开展过杂交水稻的研究。尽管上述学者的研究均未能取得成功，但是勤于学习又精通英文的袁隆平，还是受到了西方科学家的启发，决心继续杂交水稻的科学研究，以便通过杂种优势来提高单位面积产量。
1960年春天，袁隆平在他那半亩试验田里，把稻种播下去，几天以后秧苗出水了，绿莹莹，嫩生生的，向他伸展着一只只嫩绿的小手，可爱极了。他看着它们一天天长大，而后为它们一个个安家，目睹着它们拔节、分蘖、抽穗，由嫩绿而变为深绿……
他认真地观察着每一株水稻的成长，一次偶然的发现，使得他的眼前为之一亮——他发现了一株“鹤立鸡群”的水稻。俏丽而挺拔的株形，手掌般的稻穗，那样生动、那样鲜活地呈现在他的眼前，它像是拥挤的生命中的一位巍然挺立的俊美少年！他发现了它，如同发现了一座金矿，真是快活极了！想不到这个偶然的发现竟然影响了他的一生。
他将这“鹤立鸡群”的稻株结出的170粒稻种精心收集起来，次年，播种在瓦罐的培养土里，栽插在窗前的试验田里。他看着它们一天一天地生长，如同注视着共患难的手足兄弟，感到一种心灵相通的愉悦。
然而，其结果却令他大失所望。那株原本优势很明显的种苗，其后代的性状竟然发生了分离，居然没有一株赶上它的前代。秧苗长势七长八短，抽穗后穗短粒小。袁隆平凝视着变异的稻株，突然眼睛一亮，灵感顿时涌上心头：那“鹤立鸡群”的稻株，是品种间的杂交优势现象，很可能是一株天然杂交稻的杂种第一代！
“啊，那正是一株天然杂交稻啊！”
这一判断在他脑海中确定下来以后，他便开始对那些变异的植株进行仔细的调查：高的、短的，早熟的、晚熟的……一株一株地记载，反复地统计、运算，证明这“杂种第一代”完全符合孟德尔学说的分离规律。
就在苦苦思索之中，他想到，第一年选育的那株“鹤立鸡群”的天然杂交稻并非纯种，所以，第二年出现了分离。倘若按那株杂交稻的产量来推算，那么，亩产可以达到600公斤，这便是水稻杂交的优势。
想到这里，他眼睛又是一亮：啊，水稻杂交原本有优势！
水稻杂交有优势，这是袁隆平从实践中得出的一个突破性的结论，是具有划时代意义的结论！
就是这一株偶尔被发现的天然杂交稻，带给袁隆平灵感，带给他机遇，他的成功之路将从这里开始。
由此，袁隆平萌发了利用这种杂交优势提高水稻产量的设想。
然而，袁隆平的设想与传统的经典遗传学观点相悖。美国著名的遗传学家辛洛特和邓恩合写的《细胞遗传学》一书，明确地指出了水稻杂交无优势。美国哈佛大学的教科书《遗传学原理》中明确写道：
“稻麦等白花授粉作物自交不退化，杂交无优势。”所以，当袁隆平提出杂交水稻的研究课题时，遭到某些权威学者的反对乃至嘲笑。
“没有错误的实践，只有错误的理论。”袁隆平根据自己在实践中观察到的现实状况，反复思考着。他尊重权威，但不迷信权威。对于“白花授粉杂交无优势”的观点，他大胆质疑，勇敢挑战，毅然坚持将“水稻杂交优势利用”作为自己的科研目标。
就是从这株“鹤立鸡群”的天然杂交稻开始，袁隆平提出了一个重大的科研命题：要在实践中学会利用水稻的雄性不育系，学会利用水稻的杂交优势。
不久，袁隆平设计的一整套培育人工杂交稻的方案诞生了。他准备先培育不育系、保持系和恢复系，然后通过“三系”配套进行循环杂交，完成不育系繁殖，进行杂交制种并用于大田生产。
从此，“杂交水稻”这个概念伴随了袁隆平的一生，成为他毕生不懈追求的事业。
从此，美国哈佛大学的教科书《遗传学原理》将在袁隆平的手下改写；某些遗传学权威的结论，也将在袁隆平的挑战面前，不得不重新加以修改。
恩格斯曾经有过这样一段论述：
物质的任何有限的存在形式，不论是太阳或星云，个别
的种属，化学的化合或分解，都同样是暂时的，而且除永恒
变化着、永恒运动着的物质以及这一物质运动和变化所依据
的规律外，再没有什么永恒的东西。
袁隆平用他的实践经验，证明了恩格斯的这一科学结论是完全正确的。
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