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高中毕业后，丁颖选择了农科。作为贫农之子，丁颖对农民的疾苦有着切身体会，即便明知农科学习艰苦异常，他也没有半点退缩。
1912年，他从广东高等师范学校毕业，在辛亥革命的留学大潮中，为了实现“科学救国”的理想，丁颖决意留学日本。几经波折，二度赴日，丁颖考入东京帝国大学农学部，成为该学部唯一研究水稻专业的中国留学生。
有人讥讽说：“上粪种地，愚不可及，还用留洋？”好心的朋友劝他说：“丁君，农业又苦又累，有何出路？要受一辈子穷的，改学别的吧！”他笑笑回答：“我是专来学水稻的。要不然，我就不会二次来日本了。”
在日本留学的时间里，每每想起当时的祖国赤地千里，人民衣衫褴褛、啼饥号寒，丁颖便将自己深深埋进书堆，钻进实验室，苦学潜修，不浪费任何时间，渴望早日学成归国。
1924年4月，丁颖以优异的成绩从日本东京帝国大学农学部毕业，从此开始了从事水稻科学研究和农业教育的漫长历程。