在那個年代的社會主義國家，最燦爛的農學明星是蘇聯人李森科，他繼承了拉馬克的思想，認為環境影響比遺傳更重要，而孟德爾和摩爾根的遺傳學被認為是“xx”和“資產階級”的。最初，根據李森科“簡便易行”和“立竿見影”的“無性雜交”理論，袁隆平嘗試把西紅柿嫁接到馬鈴薯身上。第一年，他大獲成功，土裡挖出了馬鈴薯，莖上收穫了西紅柿。然而，到了第二年，把去年收穫的種子種到地上，長出的西紅柿跟普通西紅柿一點區別也沒有。
土豆西紅柿的故事發生在1960年和1961年，那兩年間，除了土豆西紅柿的實驗失敗，袁隆平印象最深刻的，還有飢餓。那段時期，袁隆平親眼目睹了路邊、橋頭和田坎的屍體，也體會過飢餓的日子裡，“肚子空空，身體沒力，兩腿沒勁。晚上睡覺，被窩冰涼，始終也睡不熱……”1961年的春天，因為“搞小麥，覺得在湖南沒有前途；搞紅薯，覺得是個搭頭，意義不大”，袁隆平決心去研究能填飽肚子的水稻。
某本自傳中提到，他曾從田裡精選了一棵穗大飽滿的稻子，收穫了1024顆稻種，把它們種在田裡。然而，最優秀的稻子長出的後代居然高高矮矮，有早有遲，沒有一株的性狀超過前代這讓他忽然想起了正被批判的孟德爾-摩爾根的遺傳理論雜種的第二代會發生性狀分離，那么，去年那棵穗大粒多的稻株，應該是一棵天然的雜交水稻。
主糧傳奇
利用雜種優勢提高作物產量的做法，從1920年代就開始了。當時，出身於政治豪門的美國小伙子華萊士發現了雜交玉米的秘密雜種玉米的個兒碩大又整齊。華萊士和朋友專門成立了公司，利用雜交育種技術改良玉米種子，僅用了10年，這個公司的業務從北美洲擴展到了歐洲、亞洲、南美洲和非洲，創造了華萊士家族巨大的財源。華萊士後來嘗試從政，做過美國農業部長，還做過商業部長和副總統。
1960年代，利用雜交育種方法，美國的諾曼？博洛格在墨西哥培育了抗倒伏麥穗大的高產小麥。事實上，在博洛格的半矮稈小麥之前，小麥幾乎不需要施肥超過了一定限度，施肥越多，小麥的倒伏會越嚴重，產量越低。但博洛格的“奇蹟小麥”長得矮，不易倒伏，啟動了施用化肥的現代高產農業的開端。所以，博洛格也被視為上世紀第一次作物綠色革命的開創人。1970年，他獲得了諾貝爾和平獎。你沒看錯，是和平獎，以獎勵他帶領人們戰勝飢餓，“通過和平的努力恢復戰爭創傷”。
1962年，帶著對那棵雜交水稻的問號，袁隆平自費去北京拜訪專家。在中國農科院的圖書館中，他讀到了大量新鮮的外文資料，知道了雜交玉米的成功，也知道了小麥雜交育種的研究正如火如荼，他該做的就是找到利用水稻雜種優勢的方法了。
雜交水稻育種遲遲沒有突破是有原因的。與玉米相比，水稻的雜交很困難。人類的3種主糧作物中，玉米是雌雄同株異花植物，雌花和雄花在植株的不同部位，分離得很清楚，最容易進行雜交。而小麥與水稻是嚴格的自花授粉作物，雌蕊和雄蕊包覆在同一朵花苞中，要實現雜交，很不容易。博洛格的小麥雜交是利用一把鑷子和一個放大鏡進行的一項極為細緻的工作。根據資料，博洛格經過二十幾年、三萬多次雜交試驗才得到了抗病又矮稈的“奇蹟小麥”。
而雜交玉米的辦法用到水稻上卻不可行，因為水稻不僅花極小，一朵花只結一顆種子，而且花粉也只在極短時間內具有活力。操作上的困難讓人們很難用手工雜交的方法來提供大批量的雜交種子以滿足大田生產的要求。在當時的國際水稻學界，專家們幾乎一致認為，水稻是自花傳粉作物，雜交沒有優勢，即使有優勢，也由於無法提供大批量雜交種子，水稻雜種優勢還是無法用於大規模水稻生產。但從北京回到湖南後，袁隆平還是決定從那棵穗大粒多的水稻身上尋找雜交水稻的鑰匙。