Осенью 1917 года Николай Иванович Вавилов был избран профессором частного земледелия и генетики агрономического факультета Саратовского университета и почти одновременно помощником заведующего Бюро по прикладной ботанике и селекции сельскохозяйственного Ученого комитета в Петрограде. Селекцию на агрономическом факультете Саратовского университета в то время читал В. С. Богдан.
Великая Октябрьская социалистическая революция открыла науке широкую дорогу. Однако это были тяжелые годы: разруха, которая наступила в результате первой мировой войны, стала сильно сказываться буквально на всем, особенно в местах, далеко отстоящих от центра.
Началась гражданская война. Степные районы подверглись сильной засухе. На Юго-Востоке засуха в 1921 году вызвала почти полную гибель хлебов. Начался голод.
Юго-Восточный край бесконечно разнообразен и полон контрастов: от пустынь Астраханской области до «кузнецких лесов», от безводных засоленных земель до мощных черноземов меняются условия роста растений в нем. Все это очень заинтересовало Н. И. Вавилова.
Юго-Восточный край по природно-историческому районированию в то время полностью охватывал Самарскую (ныне Куйбышевскую), Саратовскую, Царицынскую (ныне Волгоградскую), Симбирскую (ныне Ульяновскую) и Астраханскую области, в него входили части областей, примыкавших к реке Урал с востока, ныне составляющие западные области Казахской ССР и Калмыцкую АССР.
Он считал, что Юго-Восток значительно удален от предполагаемых им центров формообразования культурных растений и это могло привести к однообразию возделываемых там сортов. Чем ближе к центру формообразования или к родине того или иного культурного растения, тем больше возможностей в данном районе получать из первоисточников наиболее ценные и приспособленные к его условиям сорта сельскохозяйственных растений. Если же выявится однообразие, бедность сортового состава полевых культур Юго-Востока, думал ученый, то надо будет определить, какие сорта или даже растения из других мест будут пригодны для этого края, а затем, как можно скорее, надо вводить их в культуру.
Мысль исследовать растительные ресурсы Юго-Востока родилась у Н. И. Вавилова сразу же, как только он приехал в Саратов, но надо организовать кафедру, подобрать коллектив, с которым можно было бы работать. Все это осуществлялось для того времени с необычайной быстротой. В течение зимы читались лекции, готовился большой материал для посева на опытном участке весной 1918 года и одновременно подбирались научные сотрудники для кафедры.
Ближайшими сотрудниками Н. И. Вавилова в Саратове были Е. И. Барулина, А. Ю. Туликова, К. Г. Прозорова, Ю. И. Петрова, А. А. Орлов, Г. М. Попова, К. М. Иевлева, Е. Н. Синская, В. Ф. Антропова, С. А. Карташова, Е. А. Столетова, К. М. Чинго-Чингас.
Как всегда, к нему потянулись лучшие люди, искренне интересующиеся наукой и желающие служить Родине. Надо отметить, что здесь, в Саратове, и начинает создаваться школа Н. И. Вавилова. Многие из саратовских его сотрудников затем продолжали работать с ним в Институте прикладной ботаники и новых культур в Ленинграде, а позднее — в Институте растениеводства.
Н. И. Вавилов (в центре) с сотрудниками в Саратовском университете. Стоит (первая справа) Е. И. Барулина, впоследствии жена Вавилова
Кафедра была новая, оборудовать ее было чрезвычайно трудно, особенно если иметь в виду требования, предъявляемые Н. И. Вавиловым к проведению научных исследований, и масштаб исследований. Его сотрудники, новички в науке, были все молоды, в этом их единственное преимущество. Николай Иванович сразу захватил их своим энтузиазмом и внушил им веру в свои силы и желание работать, и работать при любых условиях.
Прежде всего надо было испытать яровые пшеницы, изученные на иммунитет под Москвой на селекционной станции в Петровской академии, в совершенно иных природно-исторических условиях. Для этого очень большое число образцов яровой пшеницы высеяли весной 1918 года на Саратовской областной сельскохозяйственной опытной станции. Весь материал обрабатывался по той же методике, что и под Москвой. Так было закончено в основном исследование иммунитета растений.
С тем же небольшим коллективом Н. И. Вавилов за время пребывания в Саратове провел еще одну работу, исключительно интересную и важную для последующих теоретических выводов и практических целей.
Еще в 1855 году один из знаменитых ботаников середины XIX века Альфонс де Кандолль в своей книге «La phytographie» написал, по мнению Н. И. Вавилова, «проникновенные» слова: «Настанет день, когда наука будет рассматривать элементы вида, как элементы рода, как элементы семейства и все эти группы будут приведены в порядок и распределены по определенной, совершенно выдержанной однородной системе».
Н. И. Вавилов решил, что фаза развития ботанической науки, которую предугадывал Де Кандолль, уже наступила. Длительное исследование огромного фактического материала с применением дифференцированного изучения растений показало, что линнеевские виды распадаются на множество самостоятельных форм: «…старый линнеевский вид приходится понимать, как сложную сборную систематическую единицу, как род или даже целое семейство…» и особенно когда линнеевский вид обнимает огромное число форм.
Ученый попытался установить количество форм в пределах линнеевского вида (Triticum vulgare Vill.) и привести их в определенную систему на примере мягких пшениц. При этом, помимо большого числа обычных русских и западноевропейских сортов мягкой пшеницы, в изучение были включены пшеницы (около 800 образцов), собранные им во время экспедиции в северные области Ирана, на Памир и Туркестан в 1916 году.
За пять-шесть лет Н. И. Вавилов и его сотрудники изучили 1700 образцов мягкой пшеницы. При детальном их исследовании обнаружено огромное число рас среди многих разновидностей этой пшеницы. Например, среди 200 образцов разновидности ferrugineum Аl. совершенно определенно выделились 42 хорошо различаемых расы, из 172 образцов разновидности erythrospermum Korn. — около 100 рас.
Даже редкая разновидность, мало встречающаяся в культуре — fuligiriosum Аl., которая была найдена и собрана в большом количестве образцов в Северном и Центральном Иране, при детальном изучении оказалась состоящей из нескольких десятков озимых и яровых рас, хорошо различаемых по вегетативным признакам.
Исследуемые образцы пшеницы высевались в Москве (1917 год), Саратове (1918—1922 годы), в Средней Азии на Заревшанском опытном поле (1917 год), в Петрограде (1921—1922 годы). Таким образом, в изученном материале (1700 образцов) установлено около 1000 рас, хотя коллекция мягких пшениц, подвергшаяся исследованию, была неполная, в ней недоставало многих, уже известных европейских и азиатских форм.
Итак, знаменитый ботаник Де Кандолль был прав: на основании только что описанных опытов Н. И. Вавилов мог утверждать, что возделываемые мягкие пшеницы вида Triticum vulgare Vill. состоят из многих тысяч форм — рас, хорошо ботанически различаемых. Расы мягких пшениц отличались по 66 признакам (с 166 подразделениями). В большинстве случаев эти признаки бывают легко распознаваемы, наследственны, константны и могут давать самостоятельные комбинации. Последнее имеет большое практическое значение для селекции.
При сопоставлении результатов изучения пшениц, полученных из разных районов Европейской и Азиатской России и Западной Европы, с результатами изучения мягких пшениц, привезенных из Ирана, Памира и Таджикистана, было обнаружено, что наибольшим разнообразием разновидностей яровых и озимых форм мягкой пшеницы отличались образцы из Юго-Западной Азии. Здесь, по-видимому, сосредоточен центр формообразования мягких пшениц, решил Н. И. Вавилов. Это подтверждается еще и тем, что были найдены их эндемичные формы, свойственные только этим районам, например безлигульные пшеницы Таджикистана (в районах Рошана и Шугнана Горно-Бадахшанской автономной области), впоследствии обнаруженные и в Афганистане.
Еще в конце своего пребывания в Саратове Н. И. Вавилов пришел к тому, что селекционерам надо искать новый исходный материал для селекции мягких пшениц именно в растениях, произрастающих в Юго-Западной Азии, о чем он и доложил III Всероссийскому съезду по селекции в июне 1920 года.
Дифференцированное изучение мягких пшениц в Саратове имело немалое значение и в теоретическом отношении. Группируя расы по разным признакам, ученый подметил, что, несмотря на множество форм и признаков, расы пшениц каждой разновидности можно разгруппировать на несколько секций. Он это и сделал, а затем установил для них совокупность признаков.
Кроме того, выяснилось, что одни и те же расовые комплексы признаков повторяются в разновидностях. Так, расы ferrugineum повторяются целиком на разновидностях erythrospermum; graecum повторяет erythroleucon; lutescens — albidum и т. д. Зная расовый состав одной разновидности, можно искать те же расы в другой разновидности.
Как во времена Де Кандолля, так и после него все исследователи культурных растений, в частности пшеницы, искали «вообще» родину пшеницы. Изучение же мягких пшениц в лаборатории Н. И. Вавилова натолкнуло на мысль расчленить этот вопрос и решать его иначе: для отдельных видов или групп видов пшеницы искать географические центры происхождения в различных областях.
Наконец, исследования мягких пшениц в Саратове показали, что для установления центров происхождения отдельных видов пшеницы и других культурных растений, кроме дифференциального их изучения, необходимо пользоваться ботанико-географическим методом. Метод заключается в выявлении областей естественного распространения (ареалов) разновидностей данного вида и в определении центра наибольшего разнообразия форм этого вида.
Что же касается археологических, исторических и лингвистических данных, на которых главным образом основывался Де Кандолль, то Н. И. Вавилов уже тогда считал, что на их точность невозможно полагаться, потому что археологи и лингвисты обычно не различают видов пшеницы и путают их. Этими данными можно пользоваться как вспомогательными.
Изучение мягких пшениц в общем было завершено в Саратове, но окончательно эта работа была оформлена несколько позже и издана в 1923 году под скромным названием: «К познанию мягких пшениц». Отдельные фрагменты из этой большой коллективной работы были подготовлены некоторыми сотрудниками Николая Ивановича и напечатаны в «Трудах по прикладной ботанике и селекции».