袁隆平利用业余时间，努力研究水稻杂交这个崭新的课题。
刚开始，袁隆平只有一个助手，这个助手就是他的妻子邓哲。
袁隆平首先要做的，就是在自然界找到天然的雄性不育株，作为培育雄性不育系的试验材料。
1964年6月下旬，正是早稻吐穗扬花的季节，袁隆平和邓哲不顾天气炎热，开始寻找天然的雄性不育株。
袁隆平认为在强光下观察稻花效果最好。因此，每天中午，太阳火辣辣地直射在刚刚吐穗扬花的稻株上，他都会准时走进安江农校的水稻实验田，去寻找天然雄性不育株。
盛夏的中午，骄阳似火，毒辣辣地烘烤着世间的万物，正在扬花吐穗的早稻田闷热得就像一个大大的蒸笼。
袁隆平光着头，肩上斜挎着一只标本夹，右手一只镊子，左手一只放大镜，他正在一朵一朵地观察着水稻的颖花。
袁隆平逐个检查稻穗，每隔一定距离取一株盛花稻为观察对象，每株检查一穗，一旦发现与正常稻花略有差异的雄蕊，就摘取一穗稻穗放进标本夹，并用圆珠笔编上号，准备带回实验室进一步研究。然后在该稻株的其他稻穗上套上羊皮纸袋，再在整株稻子上系一根白布条，布条上也写上同样的号码。
此时，袁隆平的额上脸上，汗水在不断地往外渗，并不断汇聚成珠，在明晃晃的阳光下，亮晶晶地往下滚落。他上身的白衬衫已被汗水浸透，变得有些发黄；他那高高卷起的裤腿上溅满泥浆……
此时的袁隆平，外表和一个种田的农民几乎没有什么差别，但是，他全不在意。
烈日下，袁隆平沿着田垄一行行地寻觅着，他不时用衣袖胡乱擦一把脸，接着又专注地沉入放大镜下的微观世界。在他眼里，除了田野里那些正开得洋洋洒洒的稻花，世间其他的一切仿佛都已不再存在。
“哎，你快上岸，到那边树阴下去歇一会儿吧！我给你送凉茶来了。”忽然，田岸上传来一声温柔的呼唤。
袁隆平这才如梦初醒，他抬起头，转过脸，看见邓哲正撑着一把黑阳伞，提着一只茶壶，微笑着向他走过来。
袁隆平匆匆喝完茶壶里的水，又急忙走进稻田。
一天过去了，袁隆平徒劳无功。
第二天又过去了，袁隆平又是空手而归。
3天过去了，袁隆平依旧是一无所获……
袁隆平感慨地对邓哲说，“文献只指出，植物中存在天然雄性不育情况，但它们的发生概率有多高，尤其是具体到水稻上，占有多大比例，则无人知晓。我现在纯粹是在碰运气，谁知什么时候它们能幸运地碰到我的鼻子底下来呢？”
实际上，问题的难度还不仅仅在于不知道水稻中雄性不育株的发生概率，更为难办的是，这种雄性不育株到底是“阳痿”呢，还是“生殖器畸形”，或是“病精”？它在外观上又是怎样的？这一切袁隆平也全然不知。
到目前为止，世界上还没有这些记载。因此，袁隆平只能完全凭空地通过对一朵朵水稻扬花的仔细观察比较，来捕捉自己想象之中的雄性不育株。然后，再把那些被疑为是雄性不育株的稻穗样本摘下，带回实验室去进行显微镜辨析和化验测定。同时，在田间的相关稻株上做好标记，在留下继续生长的稻穗上套上羊皮纸袋进行隔离，最后观察其能否自交结实。只有套袋隔离后不能自交结实的，才能被认定为真正的雄性不育稻株。
这种工作，困难之大，往往令人扼腕长叹，望而止步。
然而，面对挫折，袁隆平却没有停止自己在科学王国辛勤探索的脚步。
袁隆平的脸晒黑了，他全不在意。肩头、手臂被灼热的阳光烤得红肿、脱皮，他擦点药水，又开始工作了。
在烈日下工作时间长了，时常会感到口渴难耐。袁隆平便到附近农家小院找水喝。
袁隆平先喊上几声，见无人回应，他知道主人不在，就走进小院，用力摇动着辘辘，从小池塘边绞上一桶清水，然后双手扳住桶沿，痛痛快快地喝起来。
主人回来的时候，袁隆平已经喝得肚皮溜圆。主人上下打量着袁隆平，只见他光着脚，赤着上身，下身穿一条短裤，肋骨根根分明，脚上没有穿鞋，上面还沾有泥水。
主人知道袁隆平是中专学校的老师，不禁感慨地说：“袁老师，你真像是一个地地道道的‘泥腿子’！”
袁隆平咧开嘴笑了，似乎觉得十分开心。
袁隆平干到第13天，还是没有在稻田里发现雄性不育株。他在失望的同时，感到非常疲倦，两眼直冒金星。
袁隆平拖着疲惫的身体，艰难地走到田头的苦楝树下，身子刚靠在苦楝树上，就失去知觉……
袁隆平醒来时，发现邓哲眼含泪水，手拿水壶，正在向他嘴里灌“十滴水”。
邓哲看到袁隆平苏醒过来，脸上露出欣喜的表情，接着，她有些心疼地说：“你中暑了。”
袁隆平笑了笑，说：“不碍事的，缓一缓就好了。”
说完这句话，袁隆平坐起身来，咕咚咕咚地喝完一壶水，然后站起来，向稻田走去。
邓哲有些生气地说：“你不要命啦？”
袁隆平的目光早已落在田里的水稻上面，他头也不回地说：“我要跟时间赛跑呢，再不抓紧，扬花季节就要结束了……”
第16天，袁隆平依旧在栽植着洞庭早籼品种的稻田里，一垄垄、一行行、一株株地寻找着。
突然，袁隆平把目光定格在一株稻穗上，这株稻穗的雄花花药不开裂，性状十分奇特。
袁隆平激动地走近这株稻穗，他手拿放大镜，仔细地观察着它。
过了一会儿，袁隆平忽然连声呼喊：“邓哲，邓哲，快来看呀！”
邓哲连忙跑到袁隆平面前，问袁隆平：“你看到什么了？”
袁隆平抑制住内心的激动，对邓哲说：“你看，它不正是我们要找的那种雄蕊吗？”
邓哲连忙从袁隆平手里拿过放大镜，仔细看了以后，也兴奋地喊道：“找到了，我们终于找到了。”
袁隆平在今年的第16个勘察日，勘察到第6400棵稻穗的时候，终于发现第一株天然雄性不育水稻。
袁隆平在笔记本上认真地记下如下内容：
发现时间：1964年7月5日午后2：25分。
发现地点：安江农校水稻实验田。
水稻品种：洞庭早籼。
接下来，袁隆平和邓哲轮又流用放大镜看这株雄蕊，只见它的雄花花药不开裂、摇动也不散粉，正是他们一直在苦苦寻觅的那种退化了的雄蕊。
袁隆平和邓哲立即将这株洞庭早籼天然雄性不育株用布条系上，然后采集上花药，拿回实验室。
当天晚上，安江农校的实验室里灯火明亮。袁隆平小心翼翼地将白天取回的稻穗标本插在一只水杯中，然后用镊子从稻穗上取下一些花药，放置在显微镜下的载玻片上，再小心地用镊子将花药压碎，然后调好焦距，仔细观察。
在显微镜下，袁隆平进一步证实这个稻穗标本确实是一株雄性不育稻穗。
袁隆平还有些不放心，于是又进行一项试验。
袁隆平取过一根吸管，放进旁边一只盛着碘化钾溶液的玻璃器皿中，吸了一点碘化钾溶液，然后滴在载玻片上的花粉上，再从显微镜中仔细观察，良久，仍不见花粉和溶液发生任何化学反应。
袁隆平脸上露出笑容，他兴奋地对邓哲说：“你看，正常的花粉，很快就会在碘化钾液中发生蓝色反应，可这些花粉却毫无反应，这表明它的化学性质也与正常花粉不一样。现在，我们可以断定，我们在中国第一个发现了水稻天然雄性不育株。”
邓哲脸上也露出欣喜的表情，她有些崇拜地看着袁隆平，问：“那下一步我们该做什么呢？”
袁隆平神色凝重，他若有所思地说：“我们现在的发现，还过于偶然和单薄，不足以用它来勾画一幅科学蓝图。因此，下一步，我们还要争取找到更多一些的水稻雄性不育株，对它们的病态、病因进行分类和统计，总结出规律。同时，还要对这些特殊的稻穗进行人工杂交繁殖试验，观察它们的遗传特性，进行统计分析。”
邓哲出神地看着袁隆平，听得津津有味。
袁隆平接着说：“在这个基础上，我们才可以向世界宣告我们的发现，再提出一项关于利用水稻杂种优势的技术问题的研究计划……”
邓哲有些担心地问：“有把握吗？”
“天然雄性不育水稻有一就会有二，只要找到六七株，就可进行比较分析和科学测算。现在，我对未来充满信心。”袁隆平态度坚定地说。
此后，袁隆平和邓哲一边坚持对这棵雄性不育株认真进行观察，一边在烈日下更加努力地寻找新的雄性不育株。
1965年，袁隆平和邓哲在安江农校实验农场和周边生产队的稻田里，对8500多株稻穗进行认真检查，又找到5棵雄性不育株。
此时，袁隆平夫妇共观察14000多穗扬花期稻穗，总共发现6株天然雄性不育水稻。
经过测算，袁隆平把水稻天然雄性不育的情况分为无花粉型、花粉败育型和花粉退化型。
这是人类第一次得知水稻的这一生殖病态特性，也是世界植物学史上即将新添的一项科学记录。
雄性不育的植株成熟时，袁隆平和邓哲满怀喜悦地采收到第一代雄性不育植株的种子。
袁隆平把这些雄性不育株的种子视为珍宝。
袁隆平决定精心栽培这些宝贵的雄性不育株。他通过几个当地学生找到当地一个专门烧制陶缸陶钵的窑厂。然后，他发动学生到那家窑厂的废品堆里，翻检出整整一板车有些破损却并不漏水的大钵子，高高兴兴地拉回学校，摆在住房后面的一块空地上。
然后，袁隆平细心地把几十个大钵子摆放妥当，再在钵子里面种下他收集到的水稻雄性不育株的种子。
很快，钵子里长出一株一株青翠的稻苗，稻苗在微风中轻轻舞动……
经过两年坚持不懈的试验，袁隆平对雄性不育的稻株有了初步的认识。
到1965年秋收时，袁隆平十分认真地对连续两年的盆栽繁殖试验结果进行分析，最后，他得出这样一个结论：“天然雄性不育稻株的人工杂交结实率可高达80％甚至90％以上；经杂交繁殖出来的后代，有相当部分继续保持了其母系亲本的雄性不育特性。”
袁隆平为此感到欣喜，他断定：水稻的雄性不育特性可以遗传，利用其遗传效应，完全有可能通过少量的大然雄性不育植株，培育出一个庞大的雄性不育系。
根据这个结论，袁隆平相信利用水稻雄性不育系进行人工杂交制种，可以获得很高的产量和效益。
通过进京查阅国家科研部门进口的部分国际科技期刊，袁隆平知道在国际上有少专家正在研究水稻杂交这个课题。
袁隆平决定在发现水稻天然雄性不育株的基础上，紧接着勾画出这个系统工程的蓝图，然后再将这个发现和这幅蓝图融合在一起公之于世。
制定三系配套方案
1965年冬天，天气寒冷异常，大多数人都呆在家里，与亲朋好友闲话家常，袁隆平却正在苦苦思考着水稻杂交中的一些难题。
袁隆平自言自语地说：“首先需要解决的一个问题是，必须由少量的天然雄性不育株，繁育出一个可以扩展到任意大的不育系……”
袁隆平知道问题在于，真正具有实用价值的不育系，必须得保证是百分之百的雄性不育，而实验表明，并不是用任何一个常规品种的水稻去与已经找到的天然‘母稻’杂交，都能繁殖出百分之百的雄性不育后代。因此，要想获得世代相传的雄性不育系，还必须找到若干个能与特定的‘母稻’杂交出百分之百的雄性不育后代的常规水稻品种。
袁隆平若有所思地对妻子邓哲说：“如果将这些还有待于发掘的、将能使雄性不育水稻世世代代百分之百地保持雄性不育特性的常规水稻命名为保持系，那么，也就是说，要使不育系能以百分之百的纯度世代相传，就必须找到保持系……”
整个冬季，袁隆平都沉浸在这些关于杂交水稻育种工程技术问题的演绎和推理之中。他的书桌上凌乱地摆放着他匆匆记下的各种想法和图形符号的稿纸，以及统计表格和参考书籍。
袁隆平对水稻杂交问题十分痴迷。
他在给学生讲课时，会不知不觉扯进一大堆杂交水稻的话题。走在路上他老会不知不觉地碰上电线杆。连吃饭他也常常走神，夹起萝卜白菜老往鼻孔里送。吓得邓哲时常摸着他的额头，看他是否正在发高烧。
一天，袁隆平欣喜地对妻子邓哲说：“我找到解决问题的办法了！”
邓哲也高兴起来，她连忙问：“什么办法？”
袁隆平说：“三系配套……”
邓捷有些不解地说：“什么叫三系配套？”
袁隆平解释说：“必须实现不育系、保持系、恢复系，这样三个系列的配套，才能最终实现水稻杂种优势的利用。”
邓哲知道袁隆平的研究有了突破性进展，感到十分高兴。她看着丈夫，嘴角露出甜甜的微笑。
接下来，袁隆平设计出攻关的具体方案：
首先利用水稻的天然雄性不育性，进而培育出不育系、保持系和恢复系，通过“三系”配套的方法，代替人工去雄杂交，从而达到杂种优势利用的目的。
袁隆平还认真地为“三系”配套设计出分三步走的具体方案：
第一步，寻找天然的“雄性不育株”。这是培育雄性不育系的基础。
第二步，筛选和培育保持系。即培育出一种水稻和雄性不育系杂交，使其后代能够保持雄性不育的性状，以解决雄性不育系的传宗接代的遗传问题。
第三步，筛选和培育恢复系。就是要寻找和培育出一种水稻和雄性不育系杂交，使他们的杂种第一代恢复雄性可育的能力，能使颖花自交结实。若是他们的优势强，就可以应用于大田生产。
虽然袁隆平已经完成寻找天然不育株这项工作，但他面对的依然是一片荒原，他必须继续进行钻研与探讨，才能在科学的王国里开拓一片新天。
但是，袁隆平夫妇都坚信：通过进一步选育，可以从中获得雄性不育系、保持系、恢复系。实现“三系”配套指日可待。
