水稻是自花授粉作物，雜交有沒有優勢？ 這種優勢能否為人類所利用？ 袁隆平向這個課題發起了挑戰。
早在1926年，美國人詹斯首先揭示了水稻的雜種優勢現象。 此後，詹斯的理論雖然被美國遺傳學家辛洛特和鄧恩否認了，但是他的理論依然引起了各國科學家的廣泛關注。 20世紀30—50年代，印度人克丹姆、馬來西亞人布朗、巴基斯坦人阿乃姆、日本人岡田正寬和奈良芳次郎等都先後開展過雜交水稻的研究。 儘管上述學者的研究均未能取得成功，但是勤於學習又精通英文的袁隆平還是受到了這些國外科學家的啟發，決心繼續雜交水稻的科學研究，以便透過雜種優勢來提高單位面積產量。
1960年春天，袁隆平在他那半畝試驗田裡把稻種播了下去——與其說播下的是種子，還不如說播下的是希望。 每天早上起來，袁隆平的第一件事就是到試驗田裡看水稻，看看水是否合適，瞅瞅秧苗是否萌出了新芽。 他像呵護一個新生命一樣，用他的用心與專心做著這一切。 一切都是在默默無聞中進行著。 幾天以後，秧苗出水了，綠瑩瑩的、嫩生生的，似乎向他伸展著一隻只嫩綠的小手，可愛極了。 看著那可愛至極的秧苗，袁隆平有些興奮。 但是他知道，這只是萬里長征邁出了第一步，還只是開了個頭。 從此以後，他看著它們一天天長大，而後為它們一個個安家，目睹著它們拔節、分櫱、抽穗，由嫩綠而變為深綠……
袁隆平在安江農校試驗田裡
他認真地觀察著每一株水稻的成長。 有一次，一個偶然的發現使得他的眼前為之一亮——他發現了一株“鶴立雞群”的水稻。 俏麗而挺拔的株形，手掌般的稻穗，那樣生動、那樣鮮活地呈現在他的眼前，它像是茫茫人海中的一位巍然挺立的俊美少年！ 他發現了它，如同發現了一座金礦，真是快活極了！ 當時，他並沒有想到，這個偶然的發現竟然影響了他的一生。
他將這株“鶴立雞群”的水稻結出的170粒稻種精心收集起來。 次年，將它們播種在瓦罐的培養土裡，栽插在窗前的試驗田裡。 他看著它們一天一天地生長，如同注視著共患難的手足兄弟，感到一種心靈相通的愉悅。
然而，其結果卻令他大失所望。 那株原本優勢很明顯的種苗，其後代的性狀竟然發生了分離，居然沒有一株能趕上前代的。 秧苗長勢七長八短，抽穗後穗短粒小。 袁隆平凝視著變異的稻株，突然眼睛一亮，靈感頓時湧上心頭：那“鶴立雞群”的稻株，是品種間的雜交優勢現象，很可能是一株天然雜交稻的雜種第一代！
“啊，那正是一株天然雜交稻啊！ ”
袁隆平的腦海中不停地呈現著自己所感受到的一切。 面對自己的感受，面對自己的想法，袁隆平開始明確了自己該走的是怎樣的路——一旦目標確定，袁隆平就會沿著這條路堅持往下走，向那目標堅定地進發。
目標一旦確定，他便開始對那些變異的植株進行仔細的調查：高的、短的，早熟的、晚熟的……一株一株地記載，反覆地統計、運算，證明這“雜種第一代”完全符合孟德爾學說的分離規律。
就在苦苦思索之中，他想到，第一年選育的那株“鶴立雞群”的天然雜交稻並非純種，所以第二年出現了分離。 倘若按那株雜交稻的產量來推算，那麼畝產可以達到600公斤，這便是水稻雜交的優勢。
想到這裡，他眼睛又是一亮：啊，水稻雜交是有優勢的！
水稻雜交有優勢，這是袁隆平從實踐中得出的一個突破性的結論，具有劃時代的意義！
就是這一株偶然發現的天然雜交稻，帶給袁隆平以靈感和機遇，他的成功之路將從這裡開始！
由此，袁隆平萌發了利用這種雜交優勢提高水稻產量的設想。
然而，袁隆平的設想與傳統的經典遺傳學觀點相悖。 美國著名的遺傳學家辛洛特和鄧恩合寫的《細胞遺傳學》一書，明確地指出了水稻雜交無優勢。 比如，美國哈佛大學的教科書《遺傳學原理》中明確寫道：“稻麥等自花授粉作物自交不退化，雜交無優勢。 ”所以，當袁隆平提出雜交水稻的研究課題時，遭到了某些權威學者的反對乃至嘲笑。
“沒有錯誤的實踐，只有錯誤的理論。 ”這是袁隆平的觀點，這個觀點的烙印清晰而又深遠。 於是，袁隆平根據自己在實踐中觀察到的現實狀況，反覆思考著。 他尊重權威，但不迷信權威。 對於“自花授粉雜交無優勢”的觀點，他大膽質疑，勇敢挑戰，毅然堅持將“水稻雜交優勢利用”作為自己的科研目標。
總之，就是從那株“鶴立雞群”的天然雜交稻開始，袁隆平提出了一個重大的科研命題：要在實踐中學會利用水稻的雄性不育系，學會利用水稻的雜交優勢。
不久，袁隆平設計的一整套培育人工雜交稻的方案誕生了。 他準備先培育不育系、保持系和恢復系，然後透過“三系”配套進行迴圈雜交，完成不育系繁殖，然後進行雜交制種並用於大田生產。
恩格斯曾經有過這樣一段論述：物質的任何有限的存在形式，不論是太陽或星雲，個別的動物或動物種屬，化學的化合或分解，都同樣是暫時的，而且除永恆變化著、永恆運動著的物質以及這一物質運動和變化所依據的規律外，再沒有什麼永恆的東西。 袁隆平用他的實踐經驗，證明了恩格斯的這一觀點是完全正確的。
面對權威，袁隆平用他的實踐支撐起了自己的觀點，用自己的觀點改寫了美國哈佛大學的《遺傳學原理》教科書。 當然，某些遺傳學權威的結論也將在袁隆平的挑戰面前不得不進行修改。
在用實踐挑戰權威之後，緊接著，袁隆平用實踐挑戰飢餓——
20世紀60年代初期的中國處於一個極度饑荒的年代。 連續三年的自然災害加上政策失誤，使得全國範圍內出現了普遍的饑荒。
飢餓之風很快刮進了湘西，刮進了黔陽城，也刮進了安江農校。 無論是教師還是學生，每天只能靠五六兩口糧度日，沒有副食，沒有油水，整天餓得飢腸轆轆。 袁隆平也餓得浮腫起來，無力走動，無神看書，更談不上帶學生去游泳，堅持將每天的主課講完就已經很不容易了。
在那個以瓜菜充飢的饑荒年代，袁隆平和許多知識分子一樣，曾經被下放到艱苦的農村去鍛鍊改造。 在農民的集體食堂裡，他和當地農民一樣吃的是一鍋跟豬食差不多的紅薯藤煮的湯； 飯是雙蒸飯，用水蒸兩次，稱之為“增量法”。 可是飯粒雖然看著很大，但就是不飽人，吃下去一會兒又餓了。 當時，袁隆平跟所有的人一樣，想的就是什麼時候能吃上一頓飽飯就好了。
學校劃給袁隆平一塊山坡“自留地”，作為自給自足的菜田，以補充國家計劃供應之不足。 袁隆平與另外一位單身教師李國文合作，將他們的山坡地經營得綠油油的。 春季裡，鮮嫩嫩的捲心菜、菠菜、小蔥使人垂涎欲滴； 秋季裡，紅薯、白菜、白蘿蔔、紅蘿蔔，還有香芋，令人羨慕不已。
湘西一帶耕地少，當地農民惜土如金。 香芋是多年生草本植物，生長週期很長，半年多才能收穫。 袁隆平學著當地農民的樣子，在香芋地裡間種豌豆、豆莢，待豌豆熟了，豆莢敗了，香芋也就可以收穫了。 香芋的葉子很寬大，好似荷葉，割下葉片，用鹽水醃製幾天，就是具有湘西特色的美味鹹菜。
