从研究红薯转入探索杂交水稻的禁区
在安江农校教学的日子，袁隆平重视教学，更重视试验和实践。在社会实践中，他看到农村的耕作方式还很落后，稻谷的平均亩产不过150千克，辛勤耕作一年的农民，却难以填饱肚子。他开始萌动了尽自己努力去解决当时在中国普遍存在的吃饭问题的想法。
袁隆平开始设计科研课题时，他定了两个研究方向，第一个是搞红薯嫁接，第二个是研究高产水稻。
1956年，他以红薯为对象，开始探索第一个研究方向。1958年，他嫁接的“月光花红薯”获得了大丰收，其中最大的一蔸“红薯王”达到了13.5千克，地上也结了种子。正值“大跃进”年代，袁隆平的货真价实的“高产卫星”得到了人们的肯定和赞扬。同时，他煞费苦心开展了一系列其他方面的实验，诸如西红柿嫁接到马铃薯上、西瓜嫁接到南瓜上，但没有获得经济性状优良的无性杂种，他感到困惑。
一次，袁隆平出差到长沙，在书店的一本影印的英文杂志上看到介绍美国遗传学家克里克(F.H.C.Crick)和华生(J.D.Watson)在遗传学领域发现脱氧核糖核酸(DNA)螺旋结构，推动遗传学研究深入到分子水平的文章，他把那本杂志买回家，认真细致地研读起来。不久，他又获悉“染色体、基因遗传学”应用于杂交高粱、杂交玉米、无籽西瓜等作物并取得了明显效果，触动很大。影响袁隆平更深的是一次下乡上培训课，他做了讲授“红薯育种和栽培技术”的充分准备，可听者寥寥无几；而在讲授“水稻的高产栽培技术”的教室，听者爆满。他好奇地问农民，答案是：红薯是杂粮，吃了不经饿，吃多了还反胃；稻谷是主粮，种好水稻是大事。
安江农校执教(1959年在麦田)
这些事使他敏锐地意识到，自己应该走出“无性育种”的困惑，驶向已显示出生命力的孟德尔、摩尔根的现代遗传学的大海里去。同时，他决定以水稻为研究对象,开始科研的第二个目标。
1960年，中国发生连续三年的自然灾害。袁隆平也不能幸免，他身躯浮肿，无力走路看书。他亲眼看见一位豆蔻年华的少女，因吃了观音土，活活地憋死了。知识分子的忧患意识使袁隆平真切地感受到“民以食为天”这句古话的分量，他思考要从科学上寻找高产的办法，向饥饿挑战。在与农民谈到搞高产水稻时，农民说：“施肥不如勤换种。”“如果能研究出亩产800斤(400千克)、1000斤(500千克)甚至2000斤(1000千克)的新稻种，我们就可告别饥荒，结束苦日子了。”几句朴实的话语，对袁隆平触动很大，他暗自思索，希望从育种技术来实现水稻高产。
种子是万物之源，生命之源，直接影响下一代。几千年来，人们常采用常规选种。在汉代就有“田者择种而种之”的“良种法”。随着现代育种技术的发展，20世纪60年代初，设在菲律宾的国际水稻研究所育成了高产矮秆水稻“IR8”，我国科研工作者也取得了水稻矮化研究的突破，解决了高秆水稻易倒伏低产的问题，总产提高20%左右，被人们誉为“第一次绿色革命”。这对袁隆平产生了很大的激励作用。
袁隆平想，常规育种已取得增产效益，是否能够通过杂种优势取得更大的增产效果呢？所谓杂种优势，是指遗传基础不同的两个亲本杂交所产生的杂种在某些性状上优于其亲本的现象。杂种优势是生物界普遍存在的现象。早在春秋战国时期，我国先民就注意到公马和母驴交配所产生的杂种骡子，叫作马。动物有杂种优势，那么，作物是否也有杂种优势呢？他查阅了大量的中外资料，得知1876年达尔文就提出玉米杂种优势现象；1926年，美国农学家琼斯最先报道了水稻的杂种优势现象；之后，印度科学家理查哈里又提出了水稻杂交后第一代优势(简称F1)在生产中应用的设想。但不久，美国著名遗传学家辛洛特和邓恩出版了《细胞遗传学》，书中认为，水稻等自花授粉作物是没有杂交优势的。国际上的许多研究人员望而却步，进行的尝试性研究也中途停止。袁隆平在迷茫后心中又开始怀疑起来，辛洛特和邓恩的提法正确吗？
大自然开启了一扇门。1962年，袁隆平在试验田连续进行观察和实验。在水稻扬花吐穗的盛夏7月，一个下午他发现了一株高大、穗大粒多的优异稻株，顿时兴奋起来，宛若找到宝贝，作了标记。收割时，他从这稻株上得到170多粒壮谷。他视为良种，望“籽”成“龙”。可第二年种下后，植株参差不齐，没有一株比原来的单株好。他猛然想到孟德尔、摩尔根遗传学分离定律的观点，这肯定是一株杂交稻，才会出现这样“大分化”的态势，纯种水稻的后代是不会如此分离的。反过来推论，那株“鹤立鸡群”的稻子正是杂交后代，才有如此优势。
他近乎痴迷地思考这一问题。一天晚上，他在思考中进入了梦乡。梦中，他梦见自己种的水稻，像高粱那么高，穗子像扫把那么长，颗粒像花生那么大，他和几个朋友就坐在稻穗下面乘凉……梦里醒来，袁隆平觉得梦境给了他启迪，赋予他一种神圣的责任和使命，这就是后来著名的“禾下乘凉梦”。
他渐渐地肯定了自己的想法，那株“天然优质稻”显然与传统遗传学理论背道而驰。看来，遗传学的经典理论是一个典型的形式逻辑理论，没有实验根据。再联想到玉米这个异花授粉作物的杂种优势已在生产中成功应用，他觉得杂种优势应该是生物界的普遍规律，自花与异花授粉作物的区别不过是繁殖方法上的不同而已，绝不是影响杂种优势有无的因素。
怀疑精神是科学创造活动的真正出发点。科学的怀疑精神与传统的观念、社会的主流观点往往是相悖的。对一个大胆怀疑的人来说，会带来嘲笑和侮辱，甚至是生命的代价。成功了，可能会鲜花簇拥；而失败了，将万劫不复。然而，坚定了袁隆平的信心和胆量的，正是这种怀疑精神。他立志要突破学院派的禁忌，破解杂交水稻这道难题。
