Коллекции семян, клубней, луковиц культурных растений и их диких сородичей, собранные экспедициями Вавилова и других сотрудников института, не оседали «золотым запасом» в его недрах, а высевались и ежегодно пересевались для размножения на опытных станциях и опорных пунктах. Там изучали их биологические особенности, устанавливали хозяйственную ценность, питательные и технологические достоинства, их устойчивость к засухе, холоду, болезням и т. д.
Еще в 1923 году Николай Иванович организовал получившие потом широкую известность и распространение «географические посевы» в разных зонах страны. О результатах он в 1927 году сообщил на Международном конгрессе экспертов по сельскому хозяйству в Риме. Они были оценены очень высоко.
Далее эта работа расширилась: одни и те же сорта, собранные по всему земному шару, стали высевать в 115 пунктах Советского Союза и каждому давался «экологический паспорт». При этом были установлены важные закономерности в проявлении многих признаков, что позволило провести новую классификацию всего растительного мира.
14 декабря 1933 года в «Ленинградской правде» была опубликована статья «Английский институт — о достижениях советской селекции». В ней, в частности, говорилось: «Великобританское Бюро генетики растений (Кембридж) выпустило специальную книгу о достижениях селекции в СССР, посвященную главным образом работам Ленинградского института растениеводства. В книге под названием «Селекция растений в Советском Союзе» английские авторы пишут: «Советский институт растениеводства под руководством академика Н. И. Вавилова за последние 15 лет успешно провел организацию величайшего опыта по селекции растений, до сего времени не отмеченного во всем мире».
Центры происхождения и разнообразия культурных растений Н. И. Вавилов приблизительно определил еще в 1926 году, но в дальнейшем не раз возвращался к этому вопросу и подчеркивал, что «понадобятся огромные усилия для того, чтобы довести эту работу до конца». И только значительно позже, на сессии Академии наук СССР, посвященной юбилею Ч. Дарвина, в докладе «Учение о происхождении культурных растений после Дарвина» ученый их территориально уточнил и перечислил все.
Первым таким очагом — «пеклом творения» — можно считать Южно-Азиатский тропический центр, включающий Индию, Бирму, Таиланд, Индонезийский архипелаг. Примерно треть всех культурных растений произошла из этого региона: рис, сахарный тростник, огромное число тропических плодовых и овощных культур.
Второй центр — Восточно-Азиатский. Он охватывает умеренные и субтропические районы Центрального и Восточного Китая, Корею, Японию, остров Тайвань. Это «малая родина» сои, проса, многих овощных культур, в том числе огурца, редьки, китайской капусты, ряда плодовых — груши, яблони, персика. По составу дикорастущих и культурных плодовых растений Китай, как отмечал Вавилов, занимает первое место на земном шаре.
Третий центр — Юго-Западно-Азиатский, охватывающий территории Афганистана, Ирана, Средней Азии и Северо-Западной Индии. К нему же примыкает и Кавказ, растительность которого тесно связана с флорой Передней Азии. Отсюда вышел и распространился по всей земле наш главный хлеб — мягкая пшеница, а также пшеницы карликовая и круглозерная. Отсюда пошли по свету и многие зернобобовые: горох, чечевица, кормовые бобы. Здесь весьма разнообразны азиатские формы моркови, лука, редиса, шпината, а из плодовых — абрикоса, среднеазиатских яблонь и груш. Именно тут колыбель винограда, граната, грецкого ореха, фисташек; в этом регионе вся «мировая коллекция» дынь. В третьем центре выделяется так называемый Переднеазиатский очаг, охватывающий горную часть Туркменистана, Иран, Закавказье, Малую Азию и Аравию. Здесь масса культурных пшениц, тетраплоидных, однозернянок, весьма устойчивых ко многим заболеваниям. Именно отсюда начала свой путь по земле рожь, именно тут были найдены и ее необычные формы — с красными и черными колосьями, здесь распространены и виды дикого сородича пшеницы — эгилопса.
Четвертый центр, Средиземноморский, включает области, прилегающие к Средиземному морю: брюква, капуста, клевер, люпин, салат, свекла, сельдерей родились здесь, а пшеница, зернобобовые пришли сюда и образовали так называемый вторичный очаг происхождения.
В Абиссинском (или Эфиопском) центре Вавилов не обнаружил ни одного вида дикорастущей пшеницы, ячменя, ржи, даже эгилопса, однако нашел много пшениц и ячменей с фиолетовой окраской колосьев и зерна, а также своеобразные формы сорго, кофе типа арабика, хлебный злак тэффа. Этот Восточно-Африканский очаг происхождения культурных растений особенно интересен генетикам, привлекает их самое пристальное внимание, поскольку тут особенно наглядно просматривается влияние внешних условий на процессы естественной гибридизации и мутации растений. Этот очаг оказал сильное воздействие на развитие растениеводства и земледелия в Африке, на быт населяющих ее народов.