日有所思，夜有所梦，有一个晚上，他居然梦见试验田里的超级杂交稻长得比高粱还高，稻穗比扫帚还长，谷粒有花生米那么大，成千上万的穗子沉甸甸地下垂着，就像一片片气热磅礴的大瀑布，他和助手们坐在禾下乘凉。
然而，梦想虽美丽，实现起来却是千难万阻。袁隆平天天到学校试验田里看，也找不到他梦想中的高产良种。那天，他像往常一样，到试验田里察看。突然，他被一株形态特异的水稻植株吸引住了。这株“鹤立鸡群”的水稻，株型优异，穗大粒多，特别引人注目。他马上用布条在这株水稻身上做了记号，把它的谷粒全部作为种子留下来。第二年，他把这些种子播种到了试验田里，满心以为它们会长得植株壮硕，穗大粒多，等秧苗长高了，他才失望地发现，它们长得参差不齐，抽穗的时间很不一致，而且没有哪一蔸能长得超过上一代。
面对这样的失败，一开始袁隆平很伤心。可是他突然又醒悟了，面前这些失败的后代们的样子，正是遗传学上说的分离现象。而从遗传学的分离规律看，纯种水稻品种的第二代是不会有分离的，只有杂种，第二代才会出现分离现象。这么说来，他去年发现的那株“鹤立鸡群”的稻株，就是一株“天然杂交稻”！于是，他马上又跑回田里，把那些出现分离的水稻植株仔细地作出记载，反复统计运算，证明完全符合孟德尔的分离规律。而当时国内外的权威都认为水稻是自花授粉植物，不具有杂交优势。而且，因为奥地利科学家孟德尔、美国科学家摩尔根的遗传学理论和苏联专家米丘林、李森科的无性杂交理论观点针锋相对，在当时那个政治压倒一切，乌云笼罩中国大地的年代，孟德尔、摩尔根理所当然被当成了“歪门邪说”。可是眼前的事实，使袁隆平毅然决定投入摩尔根遗传学的怀抱。他想，既然去年的那株“天然杂交稻”的杂种第一代长势能够这么好，那充分说明水稻存在着明显的杂种优势现象。既然自然界客观存在“天然杂交稻”，那么只要我们摸清楚这中间的规律，肯定就能培育出人工杂交稻，再应用到生产上，提高水稻的产量。