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1960年7月，袁隆平教授在农校试验田中意外发现一株特殊性状的水稻，他利用该株水稻试种，发现其子代有不同性质。
1964年7月5日，他在试验稻田中找到一株“天然雄性不育株”，经人工授粉，结出了数百粒第一代雄性不育株种子。
1966年2月28日，发表第一篇论文《水稻的雄性不孕性》，刊登在中国科学院主编的《科学通报》，开启了水稻雄性不育的研究。
1971年11月23日，其助手李必湖、冯克珊在海南试验田发现一株难得的野生稻雄性不育株。此后湖南省农业科学院成立杂交稻研究协作组，由袁隆平挂帅。
1972年，杂交稻被列为中国重点科研项目。
1973年，在“不育系”、“保持系”的基础上，利用长江流域、华南、东南亚、非洲、美洲、欧洲等地的千多个品种，进行测交筛选，找到了百余具有恢复能力的水稻。
1974年，他成功选育了第一个在生产上大面积应用的强优高产杂交水稻组合——南优2号，比普通水稻增产20%以上。
1975年，又获大面积制种成功，为次年大面积推广作好了种子准备，使该项研究成果进入大面积推广阶段。
1975年冬，中国国务院作出了迅速扩大试种和大量推广杂交水稻的决定，投入大量人力、物力、财力，一年三代地进行繁殖制种，以最快的速度推广。
1976年，定点示范208万亩，在全国范围开始应用于生产，到1988年全国杂交稻面积1.94亿亩，占水稻面积的39.6%。
1987年，袁隆平提出“杂交水稻的发展战略”，即三系法为主的器种间杂种优势利用；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。
1987年7月16日，袁隆平学生李必湖、邓华风，在安江农校籼稻三系育种材料中，找到一株光敏不育水稻。历经两年三代异地繁殖和观察，该材料农艺性状整齐一致，不育株率和不育度都达到了100%，但是未被证实。并且育性转换明显和同步。这一新成果，为杂交水稻从“三系法”过渡到“两系法”开拓了新局面。
1995年，两系法杂交水稻研究成功，普遍比同熟期的三系杂交稻每亩增产5%-10%
1995年12月16日，“国家杂交水稻工程技术研究中心”成立，袁隆平任主任。
1997年，袁隆平再次发起研究超级杂交稻。
2000年，超级杂交稻实现百亩示范片亩产700公斤的第一期目标。
2004年，超级杂交稻实现百亩示范片亩产800公斤的第二期目标。除了增产外，袁隆平表示新型的超级杂交稻将更重视水稻营养，其研究团队已经致力于试验新品种中增加维生素A、蛋白质、淀粉及其他营养含量，以期减少贫血和视觉疾患。
历时44年他终于研究出了超级杂交稻。当然，他的成功离不开之前他在植物学，农学等方面的研究
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