VirtualBox: hospedeiro 32-bit, convidado 64-bit

Pois este cenário é suportado, porém apenas se o seu processador tiver suporte a virtualização (e que o mesmo esteja habilitado no setup), veja:

Windows Server 2003 64-bit rodando sobre um hospedeiro Windows 7 32-bit

Contudo, ao desativar o suporte a virtualização no setup, daí o VirtualBox já avisa quando a máquina virtual é iniciada:

Se você continuar, o kernel do convidado nada poderá fazer:

Referências:
http://www.virtualbox.org/manual/ch03.html#intro-64bitguests
http://www.virtualbox.org/manual/ch10.html#hwvirt