袁隆平由发现天然杂交稻进行推想，认为必定存在天然的雄性不育水稻。为了人工培育杂交稻，首先必须选育出这样一种雄性不育的特殊品种。这个品种的雄花退化，雌花却是正常的，这种现象在自然界中存在的概率非常小。它要么没有花粉，要么花粉发育不正常，因而不能起授精作用。但它的雌性器官正常，只要给它授以正常花粉就能受精结实。这就是雄性不育系。
关于杂种优势，我国杰出的农学家贾思勰早在北魏末年所著的《齐民要术》一书中，就记载了马和驴杂交的后代——骡子要比双亲都健壮，适于劳役，又耐粗饲。明朝科学家宋应星著、1637年初刊的《天工开物》一书中，也有关于养蚕业利用杂种优势的记载。1760年德国学者科尔鲁特曾建议在生产上利用烟草杂种的第一代。达尔文是杂种优势理论的奠基人，他用整整10年时间(1866—1876)，广泛收集了植物界异花受精和自花受精的变异情况，第一个指出玉米杂种优势的现象。贝尔从1862年起，研究玉米杂交效应，指出生产上可利用品种间杂种第一代。谢尔通过多年研究，已注意到玉米自交衰退与杂交有利的现象，他在1911年将此现象定名为“杂种优势”。杂种优势是生物界的普遍现象，低等到细菌，高等到人类都具有杂种优势。一般来说，遗传性有一定差异的亲本交配所产生的后代，一般都有优势或劣势。20世纪二三十年代起，美国利用玉米杂种优势开展繁殖、遗传育种工作，现在已将杂交玉米推广面积达到全美玉米播种面积的近100%(约3800万公顷)，开创了(异花授粉)植物杂种优势利用的先河，成功地将玉米产量提高。司蒂芬斯利用西非高粱和南非高粱杂交选育出高粱不育系3197A，并在莱特马英60高粱品种中选育出恢复系，利用“三系法”配制高粱杂交种在生产上应用，为异花授粉作物利用杂种优势开创了典范。然而，自花授粉作物水稻的杂交优势利用技术却没有突破。
杂交水稻是利用杂种优势现象，即用两个品种杂交，杂交之后，由于品种间的遗传有差异，这个差异就产生了内部矛盾，矛盾又产生了优势。由于杂种优势只有杂种第一代表现最明显，以后就没有优势了，就要分离，因此需要年年生产杂交种子。就好比马和驴生下骡子，但骡子不能生骡子，只得每年需要马和驴杂交生产骡子。要利用水稻的杂种优势，其难题就是如何年年生产大量的第一代杂交种子。水稻属自花授粉作物，颖花很小，而且一朵花只结一粒种子。如果要像玉米那样，依靠人工去雄杂交的方法来生产大量杂交种子，每天能生产多少种子呢?少量试验还可以，用到大田生产上是不可能的。也正因为如此，长期以来水稻的杂种优势未能得到应用。
要解决这个问题，最好的一个办法就是要培育一种特殊的水稻——“雄性不育系”，由于它的雄性花粉是退化的，我们叫做“母水稻”，有的人也把它称做“女儿稻”。这种水稻的雄花没有花粉，要靠外来的花粉繁殖后代。换句话说，不育系就是人工创造的一种雌水稻。有了不育系后，把它与正常品种相间种植，并进行人工辅助授粉，就可以不要人工去雄便能大量生产第一代杂交种子。所以说，不育系是一种工具，借助这种工具可以生产大量杂交种子。我们后来的杂交稻制种就是在田里种几行雄性不育的水稻，再在它们旁边种几行正常的水稻品种，让它们同时开花，并在开花以后，用人工辅助授粉方法让正常水稻的花粉满天飞，落到雄性不育水稻的雌蕊上，以此来实现大规模生产杂交种子。
通过查阅国内外有关农作物杂种优势利用情况获悉，杂交玉米、杂交高粱的研究是从天然的雄性不育株开始的。受天然杂交稻的启示，袁隆平推想天然的雄性不育水稻必定存在。借鉴玉米和高粱杂种优势利用的经验，设想采取三系法技术路线，通过培育雄性不育系、保持系、恢复系，实现三系配套，以达到利用水稻杂种优势的目的。具体讲，就是首先培育出水稻雄性不育系，并用保持系使这种不育系能不断繁殖;再育成恢复系，使不育系育性得到恢复并产生杂种优势，以达到应用于生产的目的。
三系中的保持系是正常品种，但有一种特殊的功能，就是用它的花粉给不育系授粉，所产生的后代仍然表现雄性不育。由于年年要生产第一代杂交种子，需要年年提供大量的不育系，而不育系本身的花粉不起作用，不能自交结实。繁殖不育系种子，就是通过保持系提供花粉，花粉授给了不育系，所产生的后代仍然是不育，这样不育系才一代代地繁殖下去。没有保持系，不育系就会昙花一现，不能繁殖下去。
在生产应用中，还须选育另外一种品种给不育系授粉，这样的品种有另一种特殊功能，即它给不育系授粉之后，所产生的后代恢复正常可用，因此这种品种叫做“恢复系”。如果产生的后代正常结实又有优势的话，就可应用于大田生产。由此可见，要利用水稻的杂种优势，必须做到三系配套。
除了当初选育三系的思路和方法之外，袁隆平还讲到了三系杂交水稻的弊端。他还讲到1986年时，在国际水稻论坛提出的杂交水稻未来向两系杂交水稻、一系杂交水稻发展的方向。他希望这些年轻人能够青出于蓝，实现这宏伟的目标，更上一层楼。
三系杂交水稻的缺点是“三个有余、三个不足”，即“前劲有余，后劲不足;分蘖有余，成穗不足;穗大有余，结实不足”。
袁隆平说，自己曾在1985年，发表了《杂交水稻超高产繁殖、遗传育种探讨》一文，提出了选育强优势超高产组合的四个途径，其中花力气最大的是培育核质杂种。可是多年的繁殖、遗传育种实践，却没有产生出符合生产要求的组合。他便果断迅速地从核质杂种研究中跳了出来，希望向更大的研究领域去探索。
袁隆平又于1986年10月，在长沙举办的国际水稻论坛上，提出了“杂交水稻育种的战略设想”，设想了杂交水稻的三个战略发展阶段，即三系法为主的品种间杂种优势利用;两系法为主的籼粳亚种杂种优势利用;一系法为主的远缘杂种优势利用。
讲完了杂交水稻的专业知识，袁隆平又讲到了最近他根据农民的栽培方法加以综合提高后总结的三点新的栽培方法。
第一，插秧时将基肥一次性用足，且以有机肥料为主。
第二，单本稀植。这与合理密植的栽培方法大相径庭。为什么要搞单稀植?袁隆平经过多年的观察分析，认为以单株为中心，采光好，且内耗消失，可以保证根系发达，多分蘖。
第三，保持土壤的沼泽状态，不搞大水漫灌，长期不洇水。他认为水稻在后期洇水状态下生存，根系便会出现惰性。倘若长期保持不洇水，迫使根系向下发展，便可充分吸收土壤养分。
同时，袁隆平还让他们不要慑于权威，要敢于打破权威，甚至还讲到了哲学。
袁隆平从自身的经历中说起，说当时国内一直崇信的是苏联李森科的农业育种技术，但是自己偶然在一本杂志上，看到了西方国家的育种技术。他刚开始一直用的是苏联李森科育种技术，但从来没有成功过，后来反思，同时不顾国家级专家的权威反对，所以才有了今天的杂交水稻。
袁隆平站在讲台上，说:“哲学里有一对范畴是必然性和偶然性，必然性是事物发展的规律，然而必然性是寓于偶然性之中的，要通过偶然性表现出来。杂交水稻便如此。”
袁隆平又强烈推介了毛泽东的哲学著作，说:“毛主席的两论，矛盾论、实践论，我很喜欢，两论对于我的思想方法有影响，有作用。当然我也研究，比如两论中提出认识是从感性到理性。我觉得李达——他参加过建党，是哲学家，还当过武汉大学的校长，他说得好，认识是经过感性—悟性—理性的。哲学思想很难尽善尽美，金无足赤。两论很好，当然现在读起来就不同了，我有了人生的、科研的经验，会有新的看法。我认为毛泽东思想的精髓是两论。搞科研读点哲学是有好处的。我在年轻时学习李森科，觉得他有主观唯心论，这样才敢于冲破经典遗传学关于自花授粉作物杂交无优势的理论。”
……
经过为期一个月的培训，张昭东感觉自己受益良多，同来的老师个个才华横溢，有独到的见解，大家互相学习、交谈甚欢。袁隆平平易近人，完全没有世界级科学家的架子，而且讲课不仅生动有趣，还学识渊博，从基础性的专业知识到哲学思辨思维，给了张昭东全新的视角。张昭东想着回校后自己人事科办公室中的禾苗以后应该如何打理更好，想着自己工作的零陵农校虽然同样列为湖南四大农校之一，但自己确确实实还需要多向袁老师、向同行取经……
在这一个月中，课后，张昭东不是找同学互相学习，就是偶尔遇到难题去问袁隆平。但拍电影的人还在那里，袁隆平这时也已经有60岁了，而且袁隆平的学生邓华凤等几个人也都在安江农校攻关两系杂交水稻，经常去找袁隆平。袁隆平的家当时也还在安江农校，妻子邓哲好不容易有与跟他相处的时间，张昭东不忍心去打扰，只是偶尔去过几次……再不然，张昭东就是独自去安江农校正在研究两系杂交水稻的田间去转悠……
这一个月，张昭东的专业基础知识与栽培方法得到了很大的提升，思考事情的角度也从曾经单一的正反面，提升到多角度。这为他日后在农科院开发杂交水稻，以及去东南亚繁殖、培育热带杂交水稻都打下了坚实的基础。
首届隆平国际论坛(左五:袁隆平;左三:林育庆;右三:张昭东)
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