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经过多年的育种实验，孟德尔掌握了大量的数据。1865年，他总结了自己多年的研究工作，写出了《植物杂交试验》的实验报告。他在论文中指出，植物种子内存在稳定的遗传因子，它控制着物种的性状。每一性状由来自父本和母本的一对遗传因子所控制。它们只有一方表现出来，另一方不表现出来。不表现的一方并不消失，会在下一代以1/4的比例重新表现出来。孟德尔的论文首先在布隆的博物学会宣读，并于次年发表在该会的会议录上。
孟德尔的工作一直默默无闻的。当时的大多数生物学家关注的是进化论的博物学研究，感兴趣的是一些对人有利的生物优良性状的遗传问题，加上孟德尔的遗传定律过于简单，许多性状的遗传由于受多种因素控制，并不遵循这一定律，所以，连孟德尔自己也怀疑自己的工作是否具有普通意义。他读过达尔文的《物种起源》，甚至为之作注，但未意识到他的遗传学研究正好为达尔文的自然选择进化论提供了强有力的支持。由于孟德尔像拉瓦锡将化学确立为科学一样将遗传学确立为科学，人们赞誉他是“植物学上的拉瓦锡”。