卢永根才回到广州。1978年8月，农牧渔业部派遣卢永根到菲律宾的国际水稻研究所参加培训班，卢永根表现优异。1978年11月，卢永根晋升华南农学院副教授；1979年3月，又担任华南农学院农学系副主任。1980年，卢永根以公派访问学者身份赴美国加利福尼亚大学戴维斯分校留学。留学期间，卢永根将自己的水稻育种研究拓展到了细胞生物学层面，进行了水稻诱导胞核雄性不育突变体的细胞学研究，得出明显的染色体畸变与胞核雄性不育性有着密切的关系的结论。在美国期间，卢永根在美国的亲人几次试图说服他留下，但卢永根都拒绝了。198