При всей разноплановости деятельности Николая Ивановича Вавилова она на редкость цельная. Всю свою жизнь в науке, начиная со студенческой скамьи, Н. И. Вавилов посвятил изучению культурных растений, преследуя благородную цель - повысить их урожайность, устранить тем самым угрозу нехватки продуктов питания для жителей нашей страны и всего человечества. Стремясь к этой цели, Н. И. Вавилов решал две взаимосвязанные задачи, которые в то далекое время были еще не поняты большинством ученых и тем более широкой общественностью.
Первое: мобилизация для нужд селекции генетических ресурсов всех культурных растений и их диких сородичей, т. е. их выявления, изучение и сбор в местах естественного произрастания.
Второе: сохранение на полях и в хранилищах семян всего разнообразия форм культурных и родственных им диких растений, разнообразия, которое теперь быстро утрачивается по мере ликвидации природных ландшафтов и примитивных систем земледелия, но привлечение которого в селекцию необходимо для постоянного повышения урожайности сельскохозяйственных культур.
Ученые всего мира отдают дань уважения проделанной работе академику Н. И. Вавилову. В нашей стране на протяжении многих лет его труды были забыты.
Первые экспедиции Вавилов организовал и провел в Персию (Иран) и Туркестан, Горный Таджикистан (Памир), где многократно рискуя жизнью, собрал в труднодоступных местах неизвестные ранее формы пшениц, ячменей, ржи (1916). Здесь он впервые заинтересовался проблемой происхождения культурных растений.
В 1921-1922 Вавилов знакомится с сельским хозяйством обширных областей США и Канады. В 1924 Вавилов совершил труднейшую, продолжавшуюся пять месяцев, экспедицию в Афганистан, подробно исследовав культурные растения и собрав большой общегеографический материал.
За эту экспедицию Географическое общество СССР наградило Вавилова золотой медалью им. Пржевальского ("за географический подвиг"). Результаты экспедиции обобщены в книге "Земледельческий Афганистан" (1929).
В 1926-1927 Вавилов организовал и провел длительную экспедицию в страны Средиземноморья: Алжир, Тунис, Марокко, Египет, Сирию, Палестину, Трансиорданию, Грецию, острова Крит и Кипр, Италию (включая Сицилию и Сардинию), Испанию и Португалию, Сомали, Эфиопию и Эритрею.
В 1929 Вавилов совершил экспедицию в Западный Китай (Синьцзян), в Японию, Корею, на остров Формоза (Тайвань).
В 1930 - в Северную Америку (США) и Канаду, Центральную Америку, Мексику.
В 1932-1933 - в Гватемалу, Кубу, Перу, Боливию, Чили, Бразилию, Аргентину, Эквадор, Уругвай, Тринидад, Пуэрто-Рико.
Советские экспедиции при его участии и/или руководстве открыли новые виды дикого и культурного картофеля, устойчивые к заболеваниям, что было эффективно использовано селекционерами СССР и других стран. В перечисленных странах Вавилов проводил также важные исследования по истории мирового земледелия.
В результате изучения видов и сортов растений, собранных в странах Европы, Азии, Африки, Северной, Центральной и Южной Америки, Вавилов установил очаги формирования, или центры происхождения и разнообразия культурных растений. Эти центры часто называются центрами генетического разнообразия или Вавиловскими центрами. Работа "Центры происхождения культурных растений" была впервые опубликована в 1926.
Согласно Вавилову культурная флора возникла и формировалась в относительно немногих очагах, обычно расположенных в горных местностях. Вавилов выделил семь первичных центров:
1. Южно-Азиатский тропический центр (тропическая Индия, Индокитай, Южный Китай и острова Юго-Восточной Азии), давший человечеству рис, сахарный тростник, азиатские сорта хлопчатника, огурцы, лимон, апельсин, большое количество других тропических плодовых и овощных культур.
2. Восточно-Азиатский центр (Центральный и Восточный Китай, остров Тайвань, Корея, Япония). Родина сои, проса, чайного куста, многих овощных и плодовых культур.
3. Юго-Западноазиатский центр (Малая Азия, Иран, Афганистан, Средняя Азия, Северо-Западная Индия), откуда произошли мягкая пшеница, рожь, зернобобовые, дыня, яблоня, гранат, инжир, виноград, многие другие плодовые.
4. Средиземноморский центр - родина нескольких видов пшениц, овсов, маслин, многих овощных и кормовых культур, таких как капуста, свекла, морковь, чеснок и лук, редька.
5. Абиссинский, или Эфиопский, центр - выделяется разнообразием форм пшеницы и ячменя, родина кофейного дерева, сорго и др.
6. Центрально-Американский центр (Южная Мексика, Центральная Америка, острова Вест-Индии), давший кукурузу, фасоль, хлопчатник упланд (длинноволокнистый), овощной перец, какао и др.
7. Андийский центр (горные области Южной Америки) - родина картофеля, табака, томата, каучукового дерева и других.
Теория центров происхождения культурных растений помогла Вавилову и его сотрудникам собрать крупнейшую в мире мировую коллекцию семян культурных растений, насчитывающую к 1940 250 тысяч образцов (36 тыс. образцов пшеницы, 10022 - кукурузы, 23636 - зернобобовых и т. д.). С использованием коллекции селекционерами было выведено свыше 450 сортов сельскохозяйственных растений. Мировая коллекция семян культурных растений, собранная Вавиловым, его сотрудниками и последователями, служит делу сохранения на земном шаре генетических ресурсов полезных растений.