突破两系杂交稻制种的瓶颈
在实现增产的同时，袁隆平也看到，三系杂交水稻存在育种程序和生产环节比较复杂、种子成本高、推广环节较多、再增产难度较大等不足。袁隆平经过长时间的思考后，决定简化制种手续，由三系法向两系法过渡，使杂交水稻产量再上台阶。
1986年10月，在长沙举办的世界首届杂交水稻国际学术讨论会上，袁隆平做了题为《杂交水稻研究与发展现状》的报告。他在报告中提出了杂交水稻发展的战略构想：
“……今后，杂交水稻育种的方法，必然要由繁到简，从三系简化到两系再到一系；杂种亲缘的利用范围必须由近到远，从品种间推广到亚种间再到远缘间，杂种优势必须由强到超强方向发展……”
来自美国、日本、巴西、英国、埃及与东南亚等20多个国家和地区，以及我国的杂交水稻专家被他的精彩而充满理性的报告所折服。大会一致同意将这一设想作为会议的主题写进了会议文件。国际水稻研究所所长斯瓦米纳森博士说：“国际上认为，水稻高秆变矮秆，是第一次绿色革命；杂交水稻研究的成功和推广应用，可以说是第二次绿色革命。袁隆平先生的杰出贡献享誉世界，现在，他提出的新的战略构想将使杂交水稻的前景更加灿烂，魅力无穷。”
1987年，两系法杂交水稻研究被列为国家“863”计划生物工程项目中的101-1号专题，袁隆平出任该课题的专题组长、首席责任专家，主持全国16个单位协作攻关，从而使全国的杂交水稻研究出现了重大突破。
实现两系法，简单地说，就是要使原来的不育系、保持系和恢复系三系中省去一系，同样达到应用杂种优势的目的。
实际上，在酝酿两系法研究的同时，袁隆平就已开始了一系列实验，但这些实验没有成功。是否有其他成功的途径呢？他想到了植物的光、温敏核不育的遗传。光、温敏核不育的遗传由于属于十分复杂的生态遗传，长期以来，一直作为有害性状被育种家舍弃。
简单地说，光敏型是在长日照下表现雄性不育，在短日照下育性恢复正常；温敏型则是在高温下表现雄性不育，在较低温度下转变为可育。但光敏不育材料只能在一定的温度范围内才表现光敏特性，如超过这个温度范围，光的长短对育性转换不起作用。袁隆平决定大胆尝试利用光、温敏核不育与广亲和性为基础，向两系法进军。
1987年7月16日，安江农校青年教师邓华凤在籼稻中发现了一株光敏核不育系。经过三代繁殖和观察，证实了这株两系不育材料的农艺性状整齐一致，是一种新的宝贵的光、温敏不育系。1988年8月，在怀化对邓华凤的两系不育材料举行了鉴定会。会上，袁隆平正式命名这种材料为“安农S-1”。“安农S-1”的发现，终于冲出了制约两系法育种的瓶颈。
紧接着，一个个新的光、温敏不育系材料被发明、被转育发现。经过3年探索，袁隆平研究团队终于发现了水稻光温敏不育性转换与光、温关系的基本规律，一套有效的选育实用光温敏不育系的技术路线很快形成。
经过9年的努力，以袁隆平为首的科研协作组先后攻克了光温敏不育系的选育、不育系不育起点温度遗传漂移的控制、低温敏核不育系繁殖、原种提纯与生产、两系强优组合选配、亚种间杂种优势利用的四大障碍(植株过高、生育期过长、结实率低、籽粒充实度差)等一系列技术难关，两系法杂交水稻于1995年获得成功，应用技术成熟配套，开始逐步推广。两系法杂交水稻的研究成功，被写进了1996年的国务院政府工作报告，同年被两院院士评为全国十大科技新闻并位居榜首。
两系法育种除了克服了三系法杂交稻的不足外，还提高了选配强优组合的概率，扩大了品种间杂种优势，具有进一步提升单产、提高品质等优点，是水稻育种技术又一革命性进步。
两系法杂交水稻一般比同熟期三系法杂交水稻增产5%～10%，截至2012年，全国累计推广两系杂交水稻4.99亿亩，增产稻谷110.99亿千克，增收271.93亿元，使我国杂交水稻的研究与应用继续保持世界领先地位，续写了“东方魔稻”的新篇章。
